2022-10-26
介(jie)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(biao)征。本報告(gao)詳細介紹了(le)通(tong)過TPD測試酸度的具體方法和注意事(shi)項(xiang)。
1.1 測試原理
程序升(sheng)溫脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)（TPD）是(shi)一種通過程序升(sheng)溫，測(ce)試脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)分子來確定物理和化(hua)學吸附(fu)(fu)(fu)(fu)狀態的分析技術。在TPD中，脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)量(liang)（活(huo)性(xing)位個(ge)數(shu)），脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)溫度（脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)的活(huo)化(hua)能），脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)鋒個(ge)數(shu)（吸附(fu)(fu)(fu)(fu)活(huo)性(xing)中心類(lei)型）可(ke)以從TPD譜圖中確定。
1.2 測試方法
探(tan)(tan)針(zhen)分(fen)子(zi)（氨）吸附到樣品上直至達(da)到平衡后(hou)，在載氣流動下(xia)持(chi)續升溫，并(bing)檢測脫(tuo)(tuo)附的探(tan)(tan)針(zhen)分(fen)子(zi)。為了確定脫(tuo)(tuo)附量(liang)(liang)，將已知量(liang)(liang)的探(tan)(tan)針(zhen)分(fen)子(zi)與載氣一起引入檢測器(qi)中，并(bing)計算(suan)每個檢測值(zhi)（CF值(zhi)）的探(tan)(tan)針(zhen)分(fen)子(zi)量(liang)(liang)。
峰值(zhi)溫(wen)度受(shou)酸(suan)強度，酸(suan)位含量(liang)(liang)，樣品(pin)重量(liang)(liang)，載氣流速(su)和升溫(wen)速(su)率的影響(xiang)。即使在相同的條件(jian)下進(jin)行測試，由于脫附量(liang)(liang)（酸(suan)位點的量(liang)(liang)）的差(cha)異，也很難對峰值(zhi)溫(wen)度進(jin)行簡(jian)單(dan)的比較(jiao)。
為了(le)比較酸強度，提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種使用以(yi)下(xia)公式確定探針分(fen)子吸附熱的方(fang)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(yu)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(dong)下(xia) 保持30min
升溫速率：10°C/分鐘
樣品：沸石（MFI）
首(shou)先，不(bu)同F值（載氣(qi)流(liu)速）的(de)實驗結果如圖(tu)1所示。注(zhu)：F不(bu)是(shi)標準狀態，而是(shi)在測(ce)試(shi)溫(wen)度和(he)壓力下的(de)體積流(liu)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(ji)算其(qi)斜率來獲得。
總(zong)結
斜(xie)率的微小變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)會(hui)導致吸(xi)附(fu)(fu)熱發生較大變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)。然而，當(dang)峰值(zhi)位置，F（載(zai)氣流(liu)速）和W（樣品重(zhong)量）變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)時，得到不同的吸(xi)附(fu)(fu)熱值(zhi)。這可能是由于流(liu)速變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)引(yin)起的峰值(zhi)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)量小，而由于峰值(zhi)溫度(du)變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)引(yin)起的斜(xie)率變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)較大，因(yin)此(ci)計算F變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)引(yin)起的吸(xi)附(fu)(fu)熱誤(wu)差較大。
這(zhe)些結果表明，峰(feng)(feng)值(zhi)溫度(du)(du)受(shou)W（樣品(pin)重量(liang)）和F（載氣流速， 壓力和溫度(du)(du)）的影響很(hen)大，并且(qie)在不(bu)同條件下無法簡(jian)單地比較峰(feng)(feng)值(zhi)溫度(du)(du)。此外(wai)，即使(shi)在相同條件下進行測試(shi)，酸強(qiang)度(du)(du)也可能與峰(feng)(feng)值(zhi)溫度(du)(du)不(bu)具可比性，因為(wei)它也受(shou)到(dao) Ao（脫附(fu)量(liang)）的影響。
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