2022-10-26
介紹
固體酸催化劑，如沸石，在許多領域被用作工業催化劑，與其相關的研究也得到廣泛的開展。為了解固體酸催化的酸性，通常使用氨的程序升溫脫附（NH3-TPD）進行表征。本報告詳細介紹了通過TPD測試酸度的具體方法和注意事項。
1.1 測試原理
程序升溫脫附（TPD）是一種通過程序升溫，測試脫附分子來確定物理和化學吸附狀態的分析技術。在TPD中，脫附量（活性位個數），脫附溫度（脫附的活化能），脫附鋒個數（吸附活性中心類型）可以從TPD譜圖中確定。
1.2 測試方法
探針分子（氨）吸附到樣品上直至達到平衡后，在載氣流動下持續升溫，并檢測脫附的探針分子。為了確定脫附量，將已知量的探針分子與載氣一起引入檢測器中，并計算每個檢測值（CF值）的探針分子量。
峰值溫度受酸強度，酸位含量，樣品重量，載氣流速和升溫速率的影響。即使在相同的條件下進行測試，由于脫附量（酸位點的量）的差異，也很難對峰值溫度進行簡單的比較。
為了比較酸強度，提出了一種使用以下公式確定探針分子吸附熱的方法。
假設實際值，右側的第二項可以幾乎假定為恒定。換句話說，可以在lnTm-lnA0W/F和1/Tm之間建立線性關系，并且可以從斜率計算ΔH。
2. 測試示例
我們用BELCAT 進行的實驗結果如下所示。
預處理：500°C，在He氣氛下流動處理60分鐘
NH3 吸附：100°C，在5%NH3/He 流動下 保持30min
升溫速率：10°C/分鐘
樣品：沸石（MFI）
首先，不同F值（載氣流速）的實驗結果如圖1所示。注：F不是標準狀態，而是在測試溫度和壓力下的體積流速。
不同W（樣品重量）的NH3-TPD結果如圖2所示。
這些結果可用于計算脫附焓（吸附熱）。吸附熱可以通過使用最小二乘法從lnTm-lnA0W/F和1/Tm的圖中計算其斜率來獲得。
總結
斜率的微小變化會導致吸附熱發生較大變化。然而，當峰值位置，F（載氣流速）和W（樣品重量）變化時，得到不同的吸附熱值。這可能是由于流速變化引起的峰值變化量小，而由于峰值溫度變化引起的斜率變化較大，因此計算F變化引起的吸附熱誤差較大。
這些結果表明，峰值溫度受W（樣品重量）和F（載氣流速， 壓力和溫度）的影響很大，并且在不同條件下無法簡單地比較峰值溫度。此外，即使在相同條件下進行測試，酸強度也可能與峰值溫度不具可比性，因為它也受到 Ao（脫附量）的影響。
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