催化表征之程序升温

1、催化表征之程序升温第1页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一定义：当固体物质或预吸附某些气体的固体物 质，在载气流中以一定的升温速率加热 时，检测流出气体组成和浓度的变化或 固体(表面)物理和化学性质变化的技术。可分为：程序升温还原(TPR) 程序升温脱附(TPD) 程序升温表面反应(TPSR) 程序升温氧化(TPO)程序升温分析技术第2页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一程序升温分析技术（动态分析）催化性能：催化剂活性中心的性质、结构、反应分子在其上的反应历程TPAT在研究催化剂表面上在升温时的脱附行为过程中，可以获得以下重要信息：表面吸附中心的类型、密

2、度和能量分布；吸附分子和吸附中心的键合能和键合态。催化剂活性中心的类型、密度和能量分布；反应分子的动力学行为和反应机理。活性组分和载体、活性组分和活性组分、活性组分和助催化剂、助催化剂和载体之间的相互作用。各种催化效应-协同效应、溢流效应、合金化效应、助催化剂效应、载体效应等。第3页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一 程序升温脱附（TPD） 也叫热脱附技术，是一种研究催化剂表面性质及表面反应特性的有效手段.可以了解吸附物与表面之间成键的本质。吸附在固体表面上的分子脱附的难易，主要取决于这种键的强度，热脱附技术还可从能量角度研究吸附剂表面和吸附质之间的相互作用。第4页，共27

3、页，2022年，5月20日，2点41分，星期一基本原理 热脱附实验结果不但反映了吸附质与固体 表面之间的结合能力，也反映了脱附发生 的温度和表面覆盖度下的动力学行为。脱附速度Wigner-Polanyi方程： N = -Vm d /dt = A n exp-Ed( )/RTVm 为单层饱和吸附量，N为脱附速率， A为脱附频率因子， 为单位表面覆盖度，n为脱附级数， Ed( )为脱附活化能，T为脱附温度。第5页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第6页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第7页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第8页，共27

4、页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第9页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第10页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一优点：1、设备简单2、研究范围大3、考察吸附分子和固体表面的反应情况第11页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一 实验装置和谱图定性分析1、流动态实验装置2、真空实验装置三部分组成：a、气体净化与切换系统 b、反应和控温单元 c、分析测量单元 载气：高纯He或Ar； 催化剂装量：100mg左右； 升温速率：525K/min； 监测器：TCD和MS第12页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一流动

5、态TPD实验系统第13页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一真空TPD试验体系第14页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一工作压力：10-3Pa, 可以排除水分和空气的干扰.TPD定性分析：1、脱附峰的数目表征吸附在固体物质表面不同吸附强 度吸附物质的数目；2、峰面积表征脱附物种的相对数量；3、峰温度表征脱附物种在固体物质表面的吸附强度。第15页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一实验条件的选择和对TPD的影响干扰因素：传质(扩散)和再吸附的影响。6个参数：1、载气流速(或抽气速率) 2、反应气体/载气的比例(TPR) 3、升温速率 4、催

6、化剂颗粒大小 5、吸附(反应)管体积和几何形状 6、催化剂“体积/质量”比第16页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第17页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第18页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第19页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第20页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第21页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第22页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第23页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星期一第24页，共27页，2022年，5月20日，2点41分，星