催化剂沸石中通过TG法对气体吸附进行定量检测方案(差示扫描量热)

KEPTechnologies法国凯璞科技集团Tel： +86 21 3636 8319Fax：+86 21 3636 8094E-mail： info@setaram.cnwww.setaram.com www.setaram.cn 塞塔拉姆仪器 即插即用-微量热仪与气体吸附仪原位联用表征催化剂吸附过程A adsorption-microcalorimetry system for studies of adsorption processes on solidcatalysts 固体催化剂对气相的吸附一直是异相催化领域的研究重点，而各类吸附仪一直是此类研究中必不可少的基础设备，，使用吸附仪可以精确测定样品的吸附量，而吸附过程的另一重要信息-吸附热-则通常需要通过计算得到，通过非直接的简化模型计算的吸附热不仅误差难以估量，也无法区分表面吸附过程不同阶段的能量差异，因此其应用非常有限。吸附热的直接测定可以由量热仪或 DSC来完成，尤其是三维卡尔维式微量热仪，因具有测量准确，样品适应性强等特点，，可以作为吸附热直接测量的可靠工具。常见的吸附热测定系统通常包含微量热仪，自建的真空及进气系统，因为需要自行搭建系统并手动采集吸附数据并计算吸附量，需要研究者具备较强的背景知识及动手能力，应用并不十分广泛。 本方案介绍的是将两台成熟的商业化仪器经简单适配即直接相连，同步测试并通过仪器标配软件同时得到吸附热及吸附量数据，省掉了繁复的装置搭建过程同时避免手动计算带来的误差。 Sensys Evo 快速微量热仪具有温度范围宽广，升降温速度快等优点，不仅可以测定恒温吸附热，也可以进行原位样品预处理，实现一站式解决方案。此方案更多详情可以参考此篇文献：https：//aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5024253 联用装置硬件示意图如下： Sensys Evo 使用中部带有多孔石英平台的石英管反应器模拟固定床，两端连接到气体吸附仪的对应出/入口，脉冲进气由气体吸附仪控制，|，工作气体流经量热仪传感器并与样品发生反应，尾气流回气体吸附仪并由 TCD 检测器进行定量检测。 TCD 下图为典型的联用微量热数据及 TCD 曲线， 实验开始时的数个脉冲对应完全吸附，最后达到吸附平衡。 样品： Pd/CeO2 catalyst (Pd loading： 5.4 wt.%) 工作气体： CO/He 5%/2%/1% 塞塔拉姆仪器 预处理过程：5%H/Ar， 2200·C吹扫30 min， 然后氦气吹扫一小时 吸附测试温度： -50/-100℃ 下图(左)为积分吸附热及吸附量与进气脉冲数的关系，由此可以得到下图(右)-归一化吸附热-吸附量曲线，并可由此区分样品表面三组不同的吸附位。 除了与气体吸附仪联用， Sensys Evo 还可以加载 Setaram 独有的全对称光电天平实现 TG-DSC 联用， 通过 TG法对气体吸附进行定量，如下图所示例子： 样品：沸石 工作气体：氨气(NH；) 预处理：氧化硅甘埚，在He 气氛中 20℃/min 升温至 550°C，然后以10℃/min 降温至120℃ 等温吸附过程：120℃通 NH 15min 热脱附过程：10°C/min 加热至550°℃ 塞塔拉姆仪器 Www.setaram.comwww.setaram.cn HeatFlow/mW 50450.640350.4302520 0.21510 dTG/mg/min TG/mg 18.5 18.0 TG 5 0 -5 -10 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 Time/s Sensys Evo 参数： 温度范围：-120~830℃ 程控升降温速率：0.01~30K/min 样品池/仕埚最高承受压力：500bar， 600℃ 样品池/仕甘最高可监控压力：400bar， 600℃ 气路：3路载气，1路反应/辅助气，可实现两路气体的混合气氛：氧化，还原(H2，CO)， 腐蚀(HzS，NH3)，水蒸气 即插即用-微量热仪与气体吸附仪原位联用表征催化剂吸附过程A adsorption-microcalorimetry system for studies of adsorption processes on solid catalysts 固体催化剂对气相的吸附一直是异相催化领域的研究重点，而各类吸附仪一直是此类研究中必不可少的基础设备，使用吸附仪可以精确测定样品的吸附量，而吸附过程的另一重要信息-吸附热-则通常需要通过计算得到，通过非直接的简化模型计算的吸附热不仅误差难以估量，也无法区分表面吸附过程不同阶段的能量差异，因此其应用非常有限。吸附热的直接测定可以由量热仪或DSC来完成，尤其是三维卡尔维式微量热仪，因具有测量准确，样品适应性强等特点，可以作为吸附热直接测量的可靠工具。常见的吸附热测定系统通常包含微量热仪，自建的真空及进气系统，因为需要自行搭建系统并手动采集吸附数据并计算吸附量，需要研究者具备较强的背景知识及动手能力，应用并不十分广泛。本方案介绍的是将两台成熟的商业化仪器经简单适配即直接相连，同步测试并通过仪器标配软件同时得到吸附热及吸附量数据，省掉了繁复的装置搭建过程同时避免手动计算带来的误差。Sensys Evo快速微量热仪具有温度范围宽广，升降温速度快等优点，不仅可以测定恒温吸附热，也可以进行原位样品预处理，实现一站式解决方案。此方案更多详情可以参考此篇文献：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5024253联用装置硬件示意图如下：Sensys Evo使用中部带有多孔石英平台的石英管反应器模拟固定床，两端连接到气体吸附仪的对应出/入口，脉冲进气由气体吸附仪控制，工作气体流经量热仪传感器并与样品发生反应，尾气流回气体吸附仪并由TCD检测器进行定量检测。下图为典型的联用微量热数据及TCD曲线，实验开始时的数个脉冲对应完全吸附，最 后达到吸附平衡。样品：Pd/CeO2 catalyst (Pd loading: 5.4 wt. %) 工作气体：CO/He 5%/2%/1%预处理过程： 5% H2/Ar， 200 ◦C 吹扫 30 min，然后 氦气吹扫一小时吸附测试温度： -50 /-100℃   下图（左）为积分吸附热及吸附量与进气脉冲数的关系，由此可以得到下图（右）-归一化吸附热-吸附量曲线，并可由此区分样品表面三组不同的吸附位。 除了与气体吸附仪联用，Sensys Evo还可以加载Setaram独有的全对称光电天平实现TG-DSC联用，通过TG法对气体吸附进行定量，如下图所示例子：样品：沸石工作气体：氨气（NH3）预处理: 氧化硅坩埚， 在He气氛中20℃/min  升温至  550°C ，然后以 10℃/min降温至 120℃   等温吸附过程: 120℃ 通NH3  15min热脱附过程: 10°C/min 加热至550°C   Sensys Evo参数：温度范围：-120~830℃程控升降温速率：0.01~30K/min                             样品池/坩埚最 高承受压力：500bar，600℃样品池/坩埚最 高可监控压力：400bar，600℃气路：3路载气，1路反应/辅助气, 可实现两路气体的混合气氛：氧化，还原（H2,CO)，腐蚀（H2S,NH3)，水蒸气