微量热法研究-oN催化剂表面氢的微分吸附热M2.pdfVIP

第 16卷 第 5期 物 理 化 学 学 报 VoI．16．No．5 2000年 5月 ACTA PHYSICO—CHLMICA $INICA May．2000 微量热法研究 -Mo2N催化剂表面氢的微分吸附热 (西西安 丐 油…化工 ’； 7l呻65； p6f，，l／ 一 7 L／)翘 №N_塑 } ， 川A／锈 f 学科代码： B030806， so3o162 B030301 J 近年来，人们发现高比表面积的过渡金属氮化物催化剂，尤其是 ．Mo2N催化剂对一些涉 及加氢的反应，如 CO加氢 、乙烷氢解及加氢精制等反应呈现出优 良的催化活性 “l，因而成为 多相催化领域研究的前沿课题之一 ． MozN是体积较小 的N原子嵌人金属 Mo原子 的间隙 位而形成 的一种 “间充化合物 ”．由于非金属原子 的价 电子参与成键，故对金属原子 的4d能带 和费米能级产生影 响；反 映在 晶体结构上， ．Mo2N不仅具有 Pd，Pt，Rh，Ir的面心立方 (fcc)结 构，而且在一些催化加氢反应中，具有贵金属 Pd，Pt等催化剂的特征 ．№一TPD研究结果发现， 氮化物催化剂 的这种类贵金属催化剂性质 ，其 中晟重要 的一个方面体现在它具有贵金属催化 剂强的低温吸氢能力 ．本文报导用微量热法技术研究 MoN催化剂表面氢的化学吸附热， 以获得不 同比表面积 的 ．MoN催化剂表面氢吸附活性位 的能量分布信息 1 实验部分 1．1 催化剂制备 在石英反应器 中放人 05gMoOa粉末 ，通人 Nl-h(100mL ·min )进行二段式程序升温原 位氮化合成催化剂 ．第一段 以5K·min 的升温速率使温度从室温升至 573K．第二段升温速 率介于 0．5一l0K ·rain 之间，温度从 573K升至 973K．并维持 lh使其充分氮化 以获得不 同比表面积的 ．Mo2N催化剂 ．合成之后，样 品在 673K抽真空 15h，以除去吸附的NH3，N 及 等气体 ． 1．2 微量热法测量氢的吸附热 氢 的微分吸附热测量是在与玻璃真空吸附装置相连的 SETARAM C80IITian．Calvet量热 器上进行 ．氢气作为一种探针分子并 以脉冲进样方式(一个脉 冲大约 2×10”个 氢分子)用来 滴定氮化钼表面的吸氢活性位 在脉冲进样之前，系统真空度为 2x10～Pa，在玻璃真空系统 中导人准确量的氢气，控制系统 自动控制脉冲进样 15h，计算机纪录吸附谱 图并进行数据处理． 实验温度 330K 1999．07．27收到初稿 ，1999—11-05收到修改稿 ，联系^：张耀君 464 lI3 比表面积测定 用 MicmmefihcASAP2000 比表面积测 定仪，在液氮温度下 ，氮气作为吸附剂对样 品的 BET 比表 面积进行测定 ． 2 结果与讨论 图 1给出了不同比表面积 一M02N催化剂上氢的吸附等温线 ．从图 1可 以看出，吸附等温 线的形状类似于经典的Langmuir吸附等温线 ．从 曲线的后半部分外推至压力趋于零时，分别 求 出三条 曲线 的单层吸附量 ，发现不 同比表面积 的 ．M02N催化剂其氢吸附容量差异很大 ．对 于 盯：90m ·g 的催化剂，其氢 的单层化学吸附容量为 80 Ⅱ101．g。。；对于 S日盯：17m “。g。。 的催化剂 ，氢 的单层化学吸附容量为 16 mo1．g ；而对于 ET：8 g· 的催化剂，氢 的单层 化学吸附容量为 7岍 o1．g ．这些结果表 明氢吸附容量大致与 Y—MoN催化剂 的比表面积成 正 比， -M02N催化剂 的比表面积愈大，单位重量样 品上含有 的氢吸附活性数 目就愈多 ．表现 在涉及加氢的反应 中，高 比表面积 的 y-M~N催化剂则表现出优 良的催化活性 ． =． 0 I333×耳l，，Pa 图1 三