介紹
固體酸催化劑,如沸石,在許多領域被用作工業催化劑,與其相關的研究也得到廣泛的開展。為了解固體酸催化的酸性,通常使用氨的程序升溫脫附(NH3-TPD)進行表征。本報告詳細介紹了通過TPD測試酸度的具體方法和注意事項。
1.1 測試原理
程序升溫脫附(TPD)是一種通過程序升溫,測試脫附分子來確定物理和化學吸附狀態的分析技術。在TPD中,脫附量(活性位個數),脫附溫度(脫附的活化能),脫附鋒個數(吸附活性中心類型)可以從TPD譜圖中確定。
1.2 測試方法 探針分子(氨)吸附到樣品上直至達到平衡后,在載氣流動下持續升溫,并檢測脫附的探針分子。為了確定脫附量,將已知量的探針分子與載氣一起引入檢測器中,并計算每個檢測值(CF值)的探針分子量。 峰值溫度受酸強度,酸位含量,樣品重量,載氣流速和升溫速率的影響。即使在相同的條件下進行測試,由于脫附量(酸位點的量)的差異,也很難對峰值溫度進行簡單的比較。 為了比較酸強度,提出了一種使用以下公式確定探針分子吸附熱的方法。 假設實際值,右側的第二項可以幾乎假定為恒定。換句話說,可以在lnTm-lnA0W/F和1/Tm之間建立線性關系,并且可以從斜率計算ΔH。 2. 測試示例 我們用BELCAT 進行的實驗結果如下所示。 預處理:500°C,在He氣氛下流動處理60分鐘 NH3 吸附:100°C,在5%NH3/He 流動下 保持30min 升溫速率:10°C/分鐘 樣品:沸石(MFI) 首先,不同F值(載氣流速)的實驗結果如圖1所示。注:F不是標準狀態,而是在測試溫度和壓力下的體積流速。
不同W(樣品重量)的NH3-TPD結果如圖2所示。
這些結果可用于計算脫附焓(吸附熱)。吸附熱可以通過使用最小二乘法從lnTm-lnA0W/F和1/Tm的圖中計算其斜率來獲得。
總結 斜率的微小變化會導致吸附熱發生較大變化。然而,當峰值位置,F(載氣流速)和W(樣品重量)變化時,得到不同的吸附熱值。這可能是由于流速變化引起的峰值變化量小,而由于峰值溫度變化引起的斜率變化較大,因此計算F變化引起的吸附熱誤差較大。 這些結果表明,峰值溫度受W(樣品重量)和F(載氣流速, 壓力和溫度)的影響很大,并且在不同條件下無法簡單地比較峰值溫度。此外,即使在相同條件下進行測試,酸強度也可能與峰值溫度不具可比性,因為它也受到 Ao(脫附量)的影響。
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