全自动化学吸附仪.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,全自动程序升温化学吸附仪,1,2920,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,2,化学吸附的概念,程序升温脱附（,TPD,）：,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。主要包括以下现象：（,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，从次层扩散到表面；（,3,）分子在内孔的扩散。,3,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。,4,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,5,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),。,6,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,7,应 用,催化剂的预处理：,催化剂使用前的活化,（如,H,2,的还原）,等温反应：,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,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,。,8,吸附仪的流程图,9,仪器的外观介绍,蒸汽发生器（选配）,可调节蒸汽浓度,冷阱,炉子,可设置温度、持续时间、升温速率，环境温度到,1100,10,测试过程示意图,气体进入系统,样品管,气体与样品反应,热导池探测数据,计算机处理数据，计算结果,Highly accurate,gold-plated filaments detect minute changes in the thermal conductivity of gases.,出气口,11,吸附仪的组成,温控系统,气流控制系统：质量流量计,冷井,分析,LOOP,环：,炉子：,TCD,热导池检测器：,12,一、温控系统,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：,20,100,13,硬件介绍和特点：,1,温控系统,操作状态图,冷阱或延迟环,4,个红色加热温控区,样品管和炉子,KwikCool,14,冷阱,温控系统,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,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,杜瓦瓶,延迟环,延迟环用来减少隔片进气产生的气流波动,15,硬件介绍和特点：,2,气流控制,4,个多气体旋转阀,4,个质量流量计（,MFC,）,附加口,总共,12,路入气口，制备、负载,/,参比和,Loop,环分别,4,路,隔片,压力传感器,16,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。,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,设置,0,100ml/min,17,三、炉子,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,。,18,三种热电偶放置方式,2.,使用夹子固定热电偶放置在样品管外面,3.,热电偶带有石英罩保护放置在样品管内,炉子热电偶,样品管内部,1.,热电偶放在,19,四、热导池工作原理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,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,随着温度升高，反应达到最大限度,峰面积计算参与反应的气体量,20,测试内容,TPD,程序升温脱附,TPR,程序升温还原,TPO,程序升温氧化,脉冲化学吸附,BET,比表面,催化剂预处理,TPRx,程序升温反应,等温反应,仪器接质谱,21TPR,分析,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。,催化剂,惰性气体（,H,2,Ar,）,H,2,通常环境温度下,温度随时间线性增加，,H,2,的消耗量得到,TPR of Noble metals,“Atkins”catalysts,Pt,Ru,22,TPR,曲线,氧化银的,TPR,23,H2-TPR of a V2O5 sample:,TPR,曲线,24,TPO,分析,负载气,样品预制 金属还原为基态,H,2,He,负载气,氧气,脉冲进入,或者,He,负载气,氧气连续气流,探测器得到氧气的消耗量,TPO,Determine the degree of oxidation,Calculate the metal surface area,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。,25,TPR/O of Ni Catalyst,RedOx,cycle,26,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。,27,Pt-Al,合金的,H2,O2,H2,滴定,H2,1,H2,2,O2,1,28,Pt-Al,合金的,H2,O2,H2,滴定,O2,2,H2,3,29,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,Kalrez,TM,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,30,创立样品文件,Analysis Conditions,Report Options,分析条件和报告文件可独立存贮，以备调用,仪器提供预先设置,的参数文件,31,样品分析条件,Close,可插入,99,步实验步骤,32,样品报告选项,Close,33,案例分析,34,案例分析,35,案例分析,36,