全自动化学吸附仪( 20131202)
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H2－1
Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定
O2－1
H2－2
0.010
TCD Sig
TPATR应用
脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。
Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定
O2－2
H2－3
测试过程示意图
气体与样 品反应
热导池探测数据 出气口
气体进入系统
样品管
Highly accurate, goldplated filaments detect minute changes in the thermal conductivity of gases.
计算机处理数 据，计算结果
吸附仪的流程图
催化剂表面的吸附中心性质是直接影响吸附分子脱附行为的重要因 素，而吸附分子之间的相互作用也会对TPD过程产生一些影响。
TPR理论
TPR理论
• 程序升温还原（TPR）：TPR是一种在等速升温 条件下的还原过程，和TPD类似，在升温过程中 如果样品发生还原，气相中的氢气浓度将随温度 的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到 氢气浓度随时间变化的TPR图。 • 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。
热导池工作原理
随着温度升高，反应达到最大限度
热导池导热丝测定流过样品气体与参比气 体的导热性差异流过的气体通过携带热量 冷却热导丝。气体携带热量由气体本身的 导热性决定。 反应后的气体组分变化改变 导热性，探测器探测到维持导热丝恒定温 度的能量变化，反应气体导热性变化。 探测器收集电压数据（福特） 基线：较低温度下，气体不与样品发生任 何反应，得到的数据
• 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 !) • • 活化能
• 程序升温氧化（TPO）：TPR是一种在等速升温 条件下的氧化过程，和TPD类似，在升温过程中 如果样品发生氧化，气相中的氧气浓度将随温度 的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到 氧气浓度随时间变化的TPO图。 • 程序升温氧化（例如，用2-5%O2 in He ）完全 类似于TPR。 • • 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)。
全自动程序升温化学吸附仪
引言
多相催化过程是一个极其复杂的表面物理化学过程,这个过程 的主要参与者是催化剂和反应分子,所以要阐明某种催化过程, 首先就要对催化剂的性质、结构及其与反应分子相互作用的 机理进行深入研究。 分子在催化剂表面发生催化反应要经历很多步骤,其中最主要 的是吸附和表面反应两个步骤,因此要阐明一种催化过程中催 化剂的作用本质及反应分子与其作用的机理,必须对催化剂的 吸附性能(吸附中心的结构、能量状态分布、吸附分子在吸附 中心上的吸附态等)和催化性能(催化剂活性中心的性质、结 构和反应分子在其上的反应历程等)进行深入研究。
TPAT在研究催化剂表面上分子在升温时的脱附行为和各种反应 行为的过程中,可以获得以下重要信息: (1)表面吸附中心的类型、密度和能量分布;吸附分子和吸附中心 的键合能和键合态。 (2)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。 (3)活性组份和载体、活性组份和活性组份、活性组份和助催化剂、 助催化剂和载体之间的相互作用。 (4)各种催化效应-协同效应、溢流效应、合金化效应、助催化效 应、载体效应等。 (5)催化剂失活和再生。
基线
越来越少的样品分子可以 与气体反应，气体导热性 回到基线
峰面积计算参与反应的气体量
TPATR应用
测试过程与特点 装样品 创立样品 文件
•称样（20mg -2g） •三种热电偶 放置方式 •KalrezTM 耐温耐腐蚀 密封O圈
•编辑样品信息 •设置测试程序 •选择报告选项
创立样品文件
仪器提供预先设置 的参数文件
TPATR应用
如N2-H2,H2-H2S,N2-O2等,
硬件介绍和特点：2－气流控制
隔片
4个多气体旋转阀
附加口
压力传 感器 总共12路入气 口，制备、负 载/参比和Loop 环分别4路 4个质量流量计 （MFC）
质量流量计Mass Flow Controllers (MFCs)
4个质量流量计精确控制样品 制备气路、两路平行负载气（ 或参比气）和Loop环气。
分析条件和报告文件可 独立存贮，以备调用
Analysis Conditions
Report Options
样品分析条件
可插入99步实 验步骤
Close
样品报告选项
Close
案例分析
案例分析
案例分析
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
用异丙醇和液氮的 混合冰泥（-80℃ ）做冷却剂。 冷凝一些产品产物 除去分析中产生的 H2O副产物 冷凝有害气体 BET测试的延迟环
冷阱 延迟环
延迟环 延迟环用来减少隔 片进气产生的气流 波动
杜瓦瓶
TPATR应用
静态吸附仪炉子是整体圆柱状 开合式的炉子可以加热石英样品管到 1100℃。标配的KwikCool快速冷却系统可以快速的冷却炉子到环境温度， 减少分析时间提高测试效率。增加冷浴槽（CryCooler）配件，分析温度可 以程序升温到-70℃～1100℃。
程序升温还原决定催化剂上可还原组分的数目，揭示发生还原反应的温度。TPR 分析的重要性在于，样品除了含有还原金属外，没有必要具有其他反应性质。
TPR曲线
H2-TPR of a V2O5 sample:
TPR/O of Ni Catalyst
RedOx cycle
TPATR应用
TPO分析 Determine the degree of oxidation Calculate the metal surface area
程序升温反应：
监控特定温度下催化剂与 气体的反应产物，反应产物和过量反应物 可以转到气相色谱或质谱进行分析。
催化剂的预处理：
催化剂使用前的活化 （如H2的还原）
等温反应：
应 用
除反应温度恒定外， 其他条件与 程序升温反应近似。
TPD/TPR 分析包括：
聚合反应 / 氧化反应 / 氢化反应 / 脱氢反应 / 催化裂化 / 氢化处理 / 加氢裂解 / 烷基化反应 / 重整反应 / 异构化
样品预制
H2 负载气
金属还原为基态
氧气· 脉冲进入
He负载气
或者
程序升温氧化可以检测催化剂被氧化 的程度或者催化剂事先被还原的程度 ，计算金属表面积。
He负载气
氧气连续气流
探测器得到氧 气的消耗量
TPATR应用
脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。
三种热电偶放 置方式
1.热电偶 放在
3.热电偶带有石 英罩保护放置在 样品管内
2. 使用 夹子固 定热电 偶放置 在样品 管外面
三种热电偶放置方式
1.热电偶放在 样品管内部
3.热电偶带有石英罩 保护放置在样品管内
炉子热电偶
2. 使用夹子 固定热电偶 放置在样品 管外面
TPATR应用
TPATR应用
设置0～ 100ml/min
12个气体入气口
冷阱阀：bypass/trap 分析阀：Analyze/prep Loop阀：fill/inject 蒸汽阀（备选）： vapor/bypass
TPATR应用
TPATR应用
四个保温区：在动态原理（色谱原理）的测定中，温度是重要的指标，它直 接影响TCD对特定流量的气体导热系数的检测灵敏度和稳定性。控制温度主要 指对仪器内部管线，六通阀和TCD热丝及模块区三大区的温度控制。 热导池热丝区120－250℃，热导池工作区和阀区：20－150℃，蒸汽发生器： 20－100℃
硬件介绍和特点：1－温控系统
4个红 色加热 温控区
冷阱 或延 迟环
样品管 和炉子
KwikC ool
操作状态图
TPATR应用
•仪器不锈钢管线无“冷点” •完全的热跟踪、温度控制和绝 热 •所有多位旋转阀、TCD探测器 和管线安装在温控区 •唯独冷阱及其管线不在温控区 ，这样消除有害气体冷凝和污 染。 •可设置温控区温度 热导池 热丝区120－250℃，热导池工 作区和阀区：20－150℃，蒸 汽发生器：20－100℃
• • • •
• 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 !) • 活化能
仪Leabharlann Baidu的外观介绍
蒸汽发生器 （选配）可
调节蒸汽浓 度
冷阱
可设置温 度、持续 时间、升 温速率， 环境温度 到1100℃
炉子
TPATR应用
2920 催化剂表征系统提供精确程序升温技术进行催化剂性质 的表征，如金属分散度、活性金属表面积、酸性强度等，采 用非常灵活的手段进行最复杂的预处理和分析过程，包括TPD 、TPR、TPO、 TPRx和脉冲化学吸附。另外，2920可以作为 一台微反应器。可进行单点BET比表面测试.
引言
• 最好是在反应进行过程中研究这些性质,这样才能 捕捉到真正决定催化过程的信息,当然这是很难完 全做到的。
程序升温分析技术-TPAT
包括:程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(TPR)、 程序升温氧化(TPO)、程序升温硫化(TPS)、程序 升温表面反应(TPSR)等。
程序升温分析技术-TPAT
程序升温脱附 —TPD
TPAT中以TPD研究得最深入,应用得最广泛,理论也比较成熟,因此本 文将重点予以介绍。先使催化剂饱和吸附吸附质，然后程序升温， 记录吸附质脱附速率随温度变化的图。 TPD过程中,可能有以下现象发生: (1)分子从表面脱附,从气相再吸附到表面; (2)分子从表面扩散到次层(subsurface),从次层扩散到表面; (3)分子在内孔的扩散。
T
TPATR应用
Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定
O2－1
H2－2
0.010
TCD Sig
TPATR应用
脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。
Pt-Al合金的H2－O2－H2滴定
O2－2
H2－3
测试过程示意图
气体与样 品反应
热导池探测数据 出气口
气体进入系统
样品管
Highly accurate, goldplated filaments detect minute changes in the thermal conductivity of gases.
计算机处理数 据，计算结果
吸附仪的流程图
催化剂表面的吸附中心性质是直接影响吸附分子脱附行为的重要因 素，而吸附分子之间的相互作用也会对TPD过程产生一些影响。
TPR理论
TPR理论
• 程序升温还原（TPR）：TPR是一种在等速升温 条件下的还原过程，和TPD类似，在升温过程中 如果样品发生还原，气相中的氢气浓度将随温度 的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到 氢气浓度随时间变化的TPR图。 • 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。
热导池工作原理
随着温度升高，反应达到最大限度
热导池导热丝测定流过样品气体与参比气 体的导热性差异流过的气体通过携带热量 冷却热导丝。气体携带热量由气体本身的 导热性决定。 反应后的气体组分变化改变 导热性，探测器探测到维持导热丝恒定温 度的能量变化，反应气体导热性变化。 探测器收集电压数据（福特） 基线：较低温度下，气体不与样品发生任 何反应，得到的数据
• 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 !) • • 活化能
• 程序升温氧化（TPO）：TPR是一种在等速升温 条件下的氧化过程，和TPD类似，在升温过程中 如果样品发生氧化，气相中的氧气浓度将随温度 的变化而变化，把这种变化过程记录下来就得到 氧气浓度随时间变化的TPO图。 • 程序升温氧化（例如，用2-5%O2 in He ）完全 类似于TPR。 • • 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)。
全自动程序升温化学吸附仪
引言
多相催化过程是一个极其复杂的表面物理化学过程,这个过程 的主要参与者是催化剂和反应分子,所以要阐明某种催化过程, 首先就要对催化剂的性质、结构及其与反应分子相互作用的 机理进行深入研究。 分子在催化剂表面发生催化反应要经历很多步骤,其中最主要 的是吸附和表面反应两个步骤,因此要阐明一种催化过程中催 化剂的作用本质及反应分子与其作用的机理,必须对催化剂的 吸附性能(吸附中心的结构、能量状态分布、吸附分子在吸附 中心上的吸附态等)和催化性能(催化剂活性中心的性质、结 构和反应分子在其上的反应历程等)进行深入研究。
TPAT在研究催化剂表面上分子在升温时的脱附行为和各种反应 行为的过程中,可以获得以下重要信息: (1)表面吸附中心的类型、密度和能量分布;吸附分子和吸附中心 的键合能和键合态。 (2)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。 (3)活性组份和载体、活性组份和活性组份、活性组份和助催化剂、 助催化剂和载体之间的相互作用。 (4)各种催化效应-协同效应、溢流效应、合金化效应、助催化效 应、载体效应等。 (5)催化剂失活和再生。
基线
越来越少的样品分子可以 与气体反应，气体导热性 回到基线
峰面积计算参与反应的气体量
TPATR应用
测试过程与特点 装样品 创立样品 文件
•称样（20mg -2g） •三种热电偶 放置方式 •KalrezTM 耐温耐腐蚀 密封O圈
•编辑样品信息 •设置测试程序 •选择报告选项
创立样品文件
仪器提供预先设置 的参数文件
TPATR应用
如N2-H2,H2-H2S,N2-O2等,
硬件介绍和特点：2－气流控制
隔片
4个多气体旋转阀
附加口
压力传 感器 总共12路入气 口，制备、负 载/参比和Loop 环分别4路 4个质量流量计 （MFC）
质量流量计Mass Flow Controllers (MFCs)
4个质量流量计精确控制样品 制备气路、两路平行负载气（ 或参比气）和Loop环气。
分析条件和报告文件可 独立存贮，以备调用
Analysis Conditions
Report Options
样品分析条件
可插入99步实 验步骤
Close
样品报告选项
Close
案例分析
案例分析
案例分析
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
TPATR应用
用异丙醇和液氮的 混合冰泥（-80℃ ）做冷却剂。 冷凝一些产品产物 除去分析中产生的 H2O副产物 冷凝有害气体 BET测试的延迟环
冷阱 延迟环
延迟环 延迟环用来减少隔 片进气产生的气流 波动
杜瓦瓶
TPATR应用
静态吸附仪炉子是整体圆柱状 开合式的炉子可以加热石英样品管到 1100℃。标配的KwikCool快速冷却系统可以快速的冷却炉子到环境温度， 减少分析时间提高测试效率。增加冷浴槽（CryCooler）配件，分析温度可 以程序升温到-70℃～1100℃。
程序升温还原决定催化剂上可还原组分的数目，揭示发生还原反应的温度。TPR 分析的重要性在于，样品除了含有还原金属外，没有必要具有其他反应性质。
TPR曲线
H2-TPR of a V2O5 sample:
TPR/O of Ni Catalyst
RedOx cycle
TPATR应用
TPO分析 Determine the degree of oxidation Calculate the metal surface area
程序升温反应：
监控特定温度下催化剂与 气体的反应产物，反应产物和过量反应物 可以转到气相色谱或质谱进行分析。
催化剂的预处理：
催化剂使用前的活化 （如H2的还原）
等温反应：
应 用
除反应温度恒定外， 其他条件与 程序升温反应近似。
TPD/TPR 分析包括：
聚合反应 / 氧化反应 / 氢化反应 / 脱氢反应 / 催化裂化 / 氢化处理 / 加氢裂解 / 烷基化反应 / 重整反应 / 异构化
样品预制
H2 负载气
金属还原为基态
氧气· 脉冲进入
He负载气
或者
程序升温氧化可以检测催化剂被氧化 的程度或者催化剂事先被还原的程度 ，计算金属表面积。
He负载气
氧气连续气流
探测器得到氧 气的消耗量
TPATR应用
脉冲化学吸附 脉冲化学吸附确定活性表面积、金属分散度和活性颗粒尺寸。 每一次脉冲注入的反应气体量由loop环体积全自动提供，三种体积的loop环可供选择。
三种热电偶放 置方式
1.热电偶 放在
3.热电偶带有石 英罩保护放置在 样品管内
2. 使用 夹子固 定热电 偶放置 在样品 管外面
三种热电偶放置方式
1.热电偶放在 样品管内部
3.热电偶带有石英罩 保护放置在样品管内
炉子热电偶
2. 使用夹子 固定热电偶 放置在样品 管外面
TPATR应用
TPATR应用
设置0～ 100ml/min
12个气体入气口
冷阱阀：bypass/trap 分析阀：Analyze/prep Loop阀：fill/inject 蒸汽阀（备选）： vapor/bypass
TPATR应用
TPATR应用
四个保温区：在动态原理（色谱原理）的测定中，温度是重要的指标，它直 接影响TCD对特定流量的气体导热系数的检测灵敏度和稳定性。控制温度主要 指对仪器内部管线，六通阀和TCD热丝及模块区三大区的温度控制。 热导池热丝区120－250℃，热导池工作区和阀区：20－150℃，蒸汽发生器： 20－100℃
硬件介绍和特点：1－温控系统
4个红 色加热 温控区
冷阱 或延 迟环
样品管 和炉子
KwikC ool
操作状态图
TPATR应用
•仪器不锈钢管线无“冷点” •完全的热跟踪、温度控制和绝 热 •所有多位旋转阀、TCD探测器 和管线安装在温控区 •唯独冷阱及其管线不在温控区 ，这样消除有害气体冷凝和污 染。 •可设置温控区温度 热导池 热丝区120－250℃，热导池工 作区和阀区：20－150℃，蒸 汽发生器：20－100℃
• • • •
• 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 !) • 活化能
仪Leabharlann Baidu的外观介绍
蒸汽发生器 （选配）可
调节蒸汽浓 度
冷阱
可设置温 度、持续 时间、升 温速率， 环境温度 到1100℃
炉子
TPATR应用
2920 催化剂表征系统提供精确程序升温技术进行催化剂性质 的表征，如金属分散度、活性金属表面积、酸性强度等，采 用非常灵活的手段进行最复杂的预处理和分析过程，包括TPD 、TPR、TPO、 TPRx和脉冲化学吸附。另外，2920可以作为 一台微反应器。可进行单点BET比表面测试.
引言
• 最好是在反应进行过程中研究这些性质,这样才能 捕捉到真正决定催化过程的信息,当然这是很难完 全做到的。
程序升温分析技术-TPAT
包括:程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(TPR)、 程序升温氧化(TPO)、程序升温硫化(TPS)、程序 升温表面反应(TPSR)等。
程序升温分析技术-TPAT
程序升温脱附 —TPD
TPAT中以TPD研究得最深入,应用得最广泛,理论也比较成熟,因此本 文将重点予以介绍。先使催化剂饱和吸附吸附质，然后程序升温， 记录吸附质脱附速率随温度变化的图。 TPD过程中,可能有以下现象发生: (1)分子从表面脱附,从气相再吸附到表面; (2)分子从表面扩散到次层(subsurface),从次层扩散到表面; (3)分子在内孔的扩散。
T
TPATR应用