化学吸附基础知识 (PPTminimizer)
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多孔材料的孔分析理论及实验技术
• 背景知识 • 压汞法测孔技术 • 吸附理论 • 气体吸附法测量孔隙度 • 分形理论及分形维数 • 化学吸附基础
© 2003, Quantachrome Instruments
支撑物
化学吸附
被吸附物
介质
© C©op2y0r0ig3h,t QQuaannttaacchhrormome Ce oIrnpsotrrautimonen2t0s00. All rights reserved.
• 峰还原温度也是加热速率的函数，可用来计算 还原过程中的活化能。
© 2003, Quantachrome Instruments
TPR
• Temperature Programmed Reduction
• 金属氧化物变成金属 • 5% 氢气作为反应气 • 平衡气为 N2 or Ar (not He !) • 爬升速率 • 活化能
active sites support
© 2003, Quantachrome Instruments
程序升温还原(TPR)
• 金属氧化物具有容易被还原的特性。 TPR 记 录了作为温度的函数还原的难易程度, 这个测 量过程是容易并且自动进行的。
• 在氮气中预先混入低浓度(5%) 氢气 (或其他用 户研究需应用的还原气) ，让它流过正在受热 并线性升温的样品。
H2O
H2
MMO
MMO
MMO
MMO
© 2003, Quantachrome Instruments
Linearly ramped furnace generates
quality data
TPR
© 2003, Quantachrome Instruments
TPR 对不同加热速率的线形
tmax
3
TPR 曲线
1
2
3
加热速率 (K-1) 10
15
20
峰值温度 (Tmax) 874 902 928
© 2003, Quantachrome Instruments
用Kissinger 方程计算活化能
ln( T -2)
max
-1 0 .7
-1 0 .8
-1 0 .9
-1 1 .0 -1 1 .1 -1 1 .2
• 金属和碳生成氧化物
• 2-5% 氧气作为反应气
• 平衡气为 He (not N2 !) • 爬升速率
• 活化能
CO + CO2
O2
CM
CM
CM
CM
carbon
© 2003, Quantachrome Instruments
TPO: Signal vs. Temperature
3.6.1 TP-Reduction
3.6.2 TP-Oxidation
3.6.3 TP-Desorption
3.6.4 TP-Reaction
© 2003, Quantachrome Instruments
Temperature Programmed Analyses
• TPR • TPO • TPD
Chemisorption Techniques
• Flow technique • Vacuum technique
© 2003, Quantachrome Instruments
Chembet Pulsar
• 全自动流动法化学吸附仪 • 2008年3月面世! • 全自动程序升温分析TPR, TPD & TPO, 以及脉
2
1
time
© 2003, Quantachrome Instruments
TPR 对不同加热速率的线形
Signal
180 160 140 120 100
80 60 40 20
0
3
2 1
800
1000
Temperature / K
© 2003, Quantachrome Instruments
加热速率与峰值温度
© 2003, Quantachrome Instruments
Chemisorption Techniques
• Flow technique
© 2003, Quantachrome Instruments
ChemBET™ 3000 TPR
© 2003, Quantachrome Instruments
• TPO 主要用于研究不同形式的 碳的特性 (e.g. 碳纳米管nanotube, 无定型碳amorphous, 石墨graphite), 碳化物 和 氧化还原催化剂 (e.g. 二氧化铈ceria)
© 2003, Quantachrome Instruments
TPO
• Temperature Programmed Oxidation
s lop e = -8.6 E = 72 kJ mol-1
a
ln
Tm2ax
K Ea 1 R Tmax
1 .0 8
1 .1 0
1 .1 2
1 .1 4
100 0 /T (K-1)
max
© 2003, Quantachrome Instruments
程序升温氧化(TPO)
• 程序升温氧化（例如，用 2-5% O2 in He ）完全类似于 TPR。
冲滴定. • 全自动基线校准 • 全自动气体开关 • 全自动定量注射(Auto loop) • 炉温冷却系统.
© 2003, Quantachrome Instruments
Chembet Pulsar
• 全自动控制:
进气阀门 歧管吹扫 温度爬升（对升温度速率） 温度爬升（对时间） 多重加热/冷却曲线 冷却扇开关 信号采集启动/停止 脉冲注射 多步宏命令程序
Quantachrome
INSTRUMENTS
Temperature Programmed (TP) Experiments
3.5
© 2003, Quantachrome Instruments
程序升温技术
• 程序升温技术本质上是一种热谱,它的研 究对象是特定的探针或反应物分子与催 化剂表面特定部位的作用.
• 程序升温实验装置有两种:
– 流动法: 操作灵活,可模拟催化反应的真实工作条件. – 静态法: 但做高温吸附时吸附质可能发生分解. (Soak
TPD, Vacuum TPD) – 必须用质谱做检测器!
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3.6 Temperature Βιβλιοθήκη Baidurogrammed (TP) Experiments
• 背景知识 • 压汞法测孔技术 • 吸附理论 • 气体吸附法测量孔隙度 • 分形理论及分形维数 • 化学吸附基础
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支撑物
化学吸附
被吸附物
介质
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• 峰还原温度也是加热速率的函数，可用来计算 还原过程中的活化能。
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TPR
• Temperature Programmed Reduction
• 金属氧化物变成金属 • 5% 氢气作为反应气 • 平衡气为 N2 or Ar (not He !) • 爬升速率 • 活化能
active sites support
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程序升温还原(TPR)
• 金属氧化物具有容易被还原的特性。 TPR 记 录了作为温度的函数还原的难易程度, 这个测 量过程是容易并且自动进行的。
• 在氮气中预先混入低浓度(5%) 氢气 (或其他用 户研究需应用的还原气) ，让它流过正在受热 并线性升温的样品。
H2O
H2
MMO
MMO
MMO
MMO
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Linearly ramped furnace generates
quality data
TPR
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TPR 对不同加热速率的线形
tmax
3
TPR 曲线
1
2
3
加热速率 (K-1) 10
15
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峰值温度 (Tmax) 874 902 928
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用Kissinger 方程计算活化能
ln( T -2)
max
-1 0 .7
-1 0 .8
-1 0 .9
-1 1 .0 -1 1 .1 -1 1 .2
• 金属和碳生成氧化物
• 2-5% 氧气作为反应气
• 平衡气为 He (not N2 !) • 爬升速率
• 活化能
CO + CO2
O2
CM
CM
CM
CM
carbon
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TPO: Signal vs. Temperature
3.6.1 TP-Reduction
3.6.2 TP-Oxidation
3.6.3 TP-Desorption
3.6.4 TP-Reaction
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Temperature Programmed Analyses
• TPR • TPO • TPD
Chemisorption Techniques
• Flow technique • Vacuum technique
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• 全自动流动法化学吸附仪 • 2008年3月面世! • 全自动程序升温分析TPR, TPD & TPO, 以及脉
2
1
time
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TPR 对不同加热速率的线形
Signal
180 160 140 120 100
80 60 40 20
0
3
2 1
800
1000
Temperature / K
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加热速率与峰值温度
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Chemisorption Techniques
• Flow technique
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ChemBET™ 3000 TPR
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• TPO 主要用于研究不同形式的 碳的特性 (e.g. 碳纳米管nanotube, 无定型碳amorphous, 石墨graphite), 碳化物 和 氧化还原催化剂 (e.g. 二氧化铈ceria)
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TPO
• Temperature Programmed Oxidation
s lop e = -8.6 E = 72 kJ mol-1
a
ln
Tm2ax
K Ea 1 R Tmax
1 .0 8
1 .1 0
1 .1 2
1 .1 4
100 0 /T (K-1)
max
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程序升温氧化(TPO)
• 程序升温氧化（例如，用 2-5% O2 in He ）完全类似于 TPR。
冲滴定. • 全自动基线校准 • 全自动气体开关 • 全自动定量注射(Auto loop) • 炉温冷却系统.
© 2003, Quantachrome Instruments
Chembet Pulsar
• 全自动控制:
进气阀门 歧管吹扫 温度爬升（对升温度速率） 温度爬升（对时间） 多重加热/冷却曲线 冷却扇开关 信号采集启动/停止 脉冲注射 多步宏命令程序
Quantachrome
INSTRUMENTS
Temperature Programmed (TP) Experiments
3.5
© 2003, Quantachrome Instruments
程序升温技术
• 程序升温技术本质上是一种热谱,它的研 究对象是特定的探针或反应物分子与催 化剂表面特定部位的作用.
• 程序升温实验装置有两种:
– 流动法: 操作灵活,可模拟催化反应的真实工作条件. – 静态法: 但做高温吸附时吸附质可能发生分解. (Soak
TPD, Vacuum TPD) – 必须用质谱做检测器!
© 2003, Quantachrome Instruments
3.6 Temperature Βιβλιοθήκη Baidurogrammed (TP) Experiments