Hấp phụ hóa học là một kỹ thuật phân tích bề mặt quan trọng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xúc tác để nghiên cứu các tính chất bề mặt của vật liệu rắn. Không giống như hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Van der Waals yếu, hấp phụ hóa học được gây ra bởi các tương tác đặc hiệu mạnh như liên kết cộng hóa trị hoặc liên kết ion. Những hành động này thường dẫn đến sự hình thành các lớp hấp phụ đơn phân tử và nói chung là không thể đảo ngược, do đó hấp phụ hóa học có tính chọn lọc cao và cung cấp thông tin bề mặt phong phú.

Hấp phụ vật lý thường được sử dụng để xác định diện tích bề mặt cụ thể và cấu trúc lỗ chân lông, trong khi kỹ thuật hấp phụ hóa học cung cấp thông tin quan trọng về số lượng, tính chất và sức mạnh của các vị trí hoạt động bề mặt của chất xúc tác. Thông tin này rất quan trọng để đánh giá độ phân tán kim loại, độ bền hấp phụ và hoạt động của phản ứng xúc tác, đồng thời là thông số cốt lõi trong thiết kế chất xúc tác và đánh giá hiệu suất.

TPR là một trong những kỹ thuật hấp phụ hóa học phổ biến nhất để mô tả tính khử của oxit kim loại. Nó có thể cung cấp thông tin về trạng thái oxy hóa của oxit kim loại, cường độ tương tác giữa kim loại và chất mang, v.v. Biết được nhiệt độ nào oxit kim loại được khử hoàn toàn có thể giúp xác định điều kiện hoạt hóa của chất xúc tác. Trong bản đồ TPR, số đỉnh giảm tương ứng với các trạng thái oxy hóa khác nhau và diện tích đỉnh có thể được sử dụng để tính toán mức tiêu thụ hydro.

Nguyên tắc hoạt động của TPR tương đối đơn giản: 10% H₂/Ar khí hỗn hợp chảy vào ống mẫu, trong quá trình làm nóng tình dục trực tuyến, H₂Giảm oxit kim loại thành kim loại và tạo ra H₂O. H được tạo ra trong phản ứng₂O từ Nitơ lỏng (LN)₂) và loại bỏ bẫy lạnh bao gồm rượu isopropyl (IPA). Lấy CuO làm ví dụ, phản ứng giảm của nó như sau:

CuO + H₂→ Cu + H₂O

Hình 1Đó là biểu đồ giảm nhiệt độ chương trình của CuO.

Biểu đồ 1.Biểu đồ giảm nhiệt độ theo quy trình của CuO: Nồng độ khí hoạt tính VS Nhiệt độ

Ba phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng ChemiSorb Auto, tất cả đều đáp ứng các thông số kỹ thuật được quy định trong Sổ tay Chất Tiêu chuẩn.

Bảng 1Giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của ba phân tích được hiển thị.

Hình dạng đỉnh của biểu đồ TPR cung cấp thông tin về kích thước hạt.Sơ đồ 2Hiển thị biểu đồ TPR tương ứng với hai cơ chế giảm phổ biến:

• Mô hình hạt nhân (Nuclear model):

Đối với các hạt rất nhỏ, mịn, H₂Nhanh chóng bắt đầu giảm để tạo thành lõi kim loại đầu tiên. Khi giao diện phản ứng tăng lên, tốc độ hoàn nguyên tăng nhanh. Biểu đồ TPR thể hiện dưới dạng đỉnh nhọn.

• Mô hình co cầu (Contracting Sphere):

Đối với các hạt lớn hơn, H khi tuyến tính nóng lên₂Đầu tiên, bề mặt bên ngoài của hạt được giảm, tạo thành một lớp màng kim loại, sau đó khuếch tán vào tâm cầu bên trong co lại, và quá trình giảm bị giới hạn bởi sự khuếch tán, dẫn đến tốc độ giảm chậm hơn. Biểu đồ TPR được thể hiện dưới dạng các đỉnh rộng hơn và cao hơn.

Thông tin định tính về kích thước hạt có thể được suy ra bằng cách phân tích bản đồ TPR. Trong các ứng dụng xúc tác, lý tưởng là phân tán đồng đều kim loại trên bề mặt tàu sân bay dưới dạng các hạt mịn, tối đa hóa khả năng tiếp xúc và hoạt động phản ứng của nó trong các phản ứng hóa học.

TPR không chỉ cung cấp dữ liệu định lượng mà còn cung cấp thông tin định tính về hành vi kích hoạt chất xúc tác. Các đỉnh giảm xuất hiện trong bản đồ TPR thường được coi là điều kiện hoạt hóa của chất xúc tác. Bản thân nhiệt độ giảm cung cấp thông tin quan trọng cần được xem xét trong thiết kế chất xúc tác.

Nếu một chất xúc tác phân tán cao đòi hỏi nhiệt độ cao để kích hoạt, có nguy cơ thiêu kết. Thiêu kết dẫn đến giảm diện tích bề mặt hoạt động của kim loại, làm giảm số lượng các vị trí hoạt động có sẵn cho phản ứng và quá trình tự phát này thường dẫn đến giảm tính chất xúc tác.

Ví dụ,Hình 3Mô tả nhiệt độ giảm của CuO thay đổi theo lượng tải Pd. Khi khối lượng tải Pd tăng lên, nhiệt độ giảm sẽ giảm, điều này có lợi. Kích hoạt nhiệt độ thấp giúp duy trì độ phân tán kim loại và giảm nguy cơ thiêu kết.

Kết luận chính: TPR là một công cụ không thể thiếu trong đặc tính chất xúc tác, giúp các nhà nghiên cứu đánh giá hiệu quả ổn định của vectơ đối với các thành phần hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

ChemiSorb Auto được trang bị van trộn được cấp bằng sáng chế cho phép hiệu chuẩn khí tự động. Quá trình hiệu chuẩn này bằng cách trộn argon tinh khiết và hydro tinh khiết theo 11 bước, H₂Nồng độ giảm dần từ 10% xuống 0%, do đó xác định lượng hydro tiêu thụ.Hình 4Đó là một H điển hình.₂Kết quả hiệu chuẩn khí Ar.

Hiệu chuẩn khí có thể được thực hiện trước hoặc sau khi phân tích. Nếu các điều kiện phân tích, chẳng hạn như nồng độ khí hoặc tốc độ dòng chảy, khác với các điều kiện đã được hiệu chuẩn trước đó, cần phải hiệu chuẩn lại để đảm bảo tính chính xác và nhất quán của dữ liệu.

Liên hệ chúng tôi

Hotline bán hàng:

Hỗ trợ sau bán hàng:

Liên hệ hộp thư:info.cn