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固体催化剂的化学吸附分析 和程序升温分析技术 新能科技 苏海兰 二零零八年九月 化学吸附全文共20页，当前为第1页。 主 要 内 容 程序升温技术简介 程序升温脱附（TPD） 程序升温还原（TPR） 程序升温氧化（TPO） 脉冲化学吸附 化学吸附全文共20页，当前为第2页。 程序升温技术简介 多相催化反应过程就是反应物分子在催化剂表面发生化学吸附、表面反应和脱附的过程，因此研究催化剂的化学吸附性能对催化反应具有重要的意义。 研究方法： 拉曼光谱 原位红外光谱 程序升温技术 化学吸附全文共20页，当前为第3页。 程序升温技术简介 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） 脉冲化学吸附 化学吸附全文共20页，当前为第4页。 程序升温技术获得的信息 催化剂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，反应物分子的动力学行为和反应机理； 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； 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）； 催化剂的失活和再生。 化学吸附全文共20页，当前为第5页。 程序升温脱附（TPD） 依据： 酸性催化剂表面对碱性吸附质的脱附活化能不同，脱 附温度不同 实验： 首先将催化剂在高温下用惰性气体吹扫表面吸附的杂质，表面清洁后吸附吸附质，在一定温度下用惰性气体吹扫除去物理吸附的吸附质，然后程序升温除去化学吸附的吸附质，并记录脱附谱图，即为TPD谱图。用于吸附的吸附质可以是CO2、氨和吡啶等。 化学吸附全文共20页，当前为第6页。 ZSM-5的NH3-TPD谱图 脱附峰：酸中心的类型 峰顶温度：酸中心的强度 峰面积：酸量 化学吸附全文共20页，当前为第7页。 程序升温还原（TPR） 在氮气（氩气）中预先混入低浓度(5%)的 氢气(或其他研究需用的还原气) ，让它流过正在受热并线性升温的样品，记录信号变化得到TPR谱图。 发生的反应： 化学吸附全文共20页，当前为第8页。 程序升温还原（TPR） 峰的个数：还原中心的数量 峰值温度：催化剂的还原温度 曲线下的面积：氢气的消耗量 化学吸附全文共20页，当前为第9页。 程序升温还原的作用 了解催化剂的还原性能，计算还原活化能 推断催化剂的组成和各组分的相对含量 研究各组分的功能及组分间的相互作用 推断催化剂的失活原因，确定合理的再生温度 化学吸附全文共20页，当前为第10页。 程序升温氧化（TPO） 程序升温氧化：用氦气携带低浓度的氧通过受热线性升温的催化剂，氧气氧化催化剂上的吸附氢、沉积的炭、晶格硫、金属和低价氧化物，记录信号变化得到TPO谱图。 作用：通过TPO谱图可对催化剂的吸氢性能、积炭机理、晶格硫的状态、氧化性能以及钝化、再生过程进行研究，了解助剂、载体、杂质、制备方法和使用条件对催化剂的影响。 化学吸附全文共20页，当前为第11页。 脉冲化学吸附 某些气体，如H2、O2、CO等对Pt、Pd、Rh和Ru 等贵金属和Ni、Co 等过渡金属具有明确的选择性和计量关系，如H2对金属的吸附： 2M＋H2 2M－H 脉冲化学吸附是通过测量反应气的吸附量来计算样品的金属分散度、活性（金属）表面积和晶体的尺寸（微晶粒度）。 化学吸附全文共20页，当前为第12页。 脉冲化学吸附 一定体积的分析气体被多次注入到样品管中，分析气体与活性金属中心发生化学吸附，记录信号变化，当吸附饱和后停止实验。 化学吸附全文共20页，当前为第13页。 化学吸附量 where: Vinj = volume injected, cm3 m = mass of sample, g Ai = area of peak i Af = area of last peak 化学吸附全文共20页，当前为第14页。 Example 化学吸附全文共20页，当前为第15页。 金属分散度：表面活性金属原子数/总金属原子数 where: Sf = stoichiometry factor Vads = volume adsorbed, cm3/g Vg = molar volume of gas at STP, 22414 cm3/mol m.w. = molecular weight of the metal, a.m.u. %M = % metal, % 化学吸附全文共20页，当前为第16