光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪

在催化科学的研究中，对反应机理的认识十分重要，但是机理的研究通常并不容易，需要结合大量实验证据和表征手段。在气固相催化反应的研究中，使用最多的催化剂评价装置主要是固定床催化反应器，反应器出口连接气相色谱，可以实现对反应稳定产物的分析，进而实现对催化剂性能的分析。但是单纯对反应产物的研究无法深入认识催化反应过程的全貌，因为许多关键的反应中间产物十分不稳定或极难捕获，在常规的产物分析中丢失了这部分信息。因此在催化研究中经常要结合红外、紫外、核磁等手段来研究催化反应中的物种变化，进而获知催化剂表面发生的反应。而对于气相的活泼中间体而言，原位质谱是目前最有力的检测方法之一。

原位催化质谱在气固相催化领域的应用

近年来，光电离质谱在催化领域的应用为一些关键反应的机理认识提供了极大的帮助。利用低压催化反应器结合光电离质谱，可以对合成气制烯烃反应的中间产物进行了探测，确认乙烯酮是合成低碳烯烃的关键中间产物，即CO和H2首先在金属氧化物表面被活化形成含有CH2的化合物，随后生成乙烯酮，乙烯酮经气相扩散进入SAPO沸石孔道内，在酸性位点上转化为低碳烯烃，这一机理认识促进了对催化剂的设计，使产物选择性远超传统费托合成的极限(图1)。

图1. 合成气制烯烃反应的光电离质谱解析

在甲烷氧化偶联反应中，低压反应器结合光电离质谱方法可对甲基自由基、过氧甲基自由基、甲醛等活泼中间体进行原位捕获和探测(图2)，对该过程中气相反应机理的建立提供了帮助。

图2. 甲烷氧化偶联反应中的光电离质谱解析

在甲醇制烯烃反应中，上述方法可对活泼中间体甲醛直接捕获，并可获得甲醛及其他产物在诱导期至失活期的动态变化过程(图3)。

图3. 甲醛的捕获和动态变化过程

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪基本性能指标的设置说明

• 温度调节范围25 ~ 1200 °C，压力调节范围1 Torr ~0.5 MPa

• 质量检测范围1-450 amu

• 检测限0.1ppm

• 质谱分辨率 >3000@(m/z=92)

• 自动数据采集及分析程序

附属设备

• 常压热解反应器

• 反应温度：室温~1200 ℃

• 真空度：常压

• 材质：刚玉/石英

• 低/高压热解反应器

• 工作温度：室温~1200 ℃

• 真空度：10-1Pa-0.5MPa(基于真空泵的选择)

• 材质：刚玉/石英

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪产品特点

• 可对光、热、电诱导催化气相产物进行在线监测

• 可探测自由基、甲醛、烯酮等不稳定中间产物(反应器选配)

• 采样速度快(秒量级)

• 无需色谱分离，无极性歧视

• 可通过切换阀门，对多个反应通道进行同时监测(阀门选配)

• 专业催化、热解产物数据库

• 固定温度、程序升温产物在线监测

• 可与热重、红外光谱仪联用

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪主要附件(选配)：

• 多通道切换阀门

• 原位热催化反应器

• 原位光催化反应器

• 燃烧反应器

• 流动管反应器

• JSR反应器

• 气相色谱、红外、热重接口及操作软件

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪应用场景

• 热解/燃烧反应

• 光/热催化反应

• 低温氧化反应

• 烘烤/热脱附

• 应用领域

• 石油化工/煤化工

• 固废/生物质

• 食品加工

• 卷烟

• 发酵

• 环境监测

光电离质谱仪 ProC-1C 原位催化光电离质谱仪应用范例

甲烷氧化偶联(OCM)反应中间体探测

可对甲基自由基、过氧甲基自由基、甲醛等活泼中间体进行原位捕获和探测

卷烟热解产物监测

可观察热解产物在不同热解温度的分布和强度区别(m/z=162为尼古丁)

聚乙烯催化热解产物监测

聚乙烯加入HZSM-5催化剂后，可观察到部分催化热解产物选择性显著增加

甲醇制烯烃(MTH)产物动态监测

可获得甲醛(积碳中间体)和其他产物在不同催化剂上的生成和转化过程

煤热解产物监测

可在线观察到大量烃类热解产物生成

质谱-红外联用研究MTH反应

同时获得气相脱附产物和吸附产物谱图

使用总结：

• 在气固相催化科学研究中，反应机理一直受到人们关注。为了研究机理，要建立各种表征手段以获得实验证据。气固相催化过程会产生大量吸附态和气相反应中间体，甚至短寿命自由基。近年来发展起来的原位催化紫外光电离质谱，可通过分子束取样和光电离技术，获得气相短寿命自由基等中间体信息，在已FTO、OCM、MTH等反应体系机理研究中发挥了重要作用，相关研究成果发表在Science等期刊。

• ProC-1C型原位催化光电离质谱不仅可以在秒量级时间内获得稳定气相催化产物信息，还可以对甲基自由基、过氧甲基自由基、甲醛等活泼中间体进行原位捕获和探测，对研究气固相催化反应机理有重要的意义。该型原位催化紫外光电离质谱质量分辨率超过3000，灵敏度达到10ppb，参数合理。

公司承接非标订制等其他产品

我们还提供非标飞行时间质量分析器和各种催化、高/压热解反应器、光电离源、电离腔、JSR反应器、分子泵、MCP微通道板、数据采集卡等质谱仪专用备件订制服务。