全自动化学吸附仪0226市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

全自动程序升温化学吸附仪全自动程序升温化学吸附仪第1页29202920催化剂表征系统提供准确程序准确程序升温技术升温技术进行催化剂性质表征，如金属分散度、活性金属表面积、酸性强度等，采取非常灵活灵活灵活灵活伎俩伎俩进行最复杂预处理和分析过程，包含TPDTPD、TPRTPR、TPOTPO、TPRxTPRx和脉冲化学吸附脉冲化学吸附脉冲化学吸附脉冲化学吸附。另外，29202920能够作为一台微反应器。可进行单点BET比表面测试第2页化学吸附概念程序升温脱附（TPD）：先使催化剂饱和吸附吸附质，然后程序升温，统计吸附质脱附速率随温度改变图。主要包含以下现象：（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）分子在内孔扩散。第3页程序升温还原（TPR）：TPR是一个在等速升温条件下还原过程，和TPD类似，在升温过程中假如样品发生还原，气相中氢气浓度将随温度改变而改变，把这种改变过程统计下来就得到氢气浓度随时间改变TPR图。金属氧化物含有轻易被还原特征。TPR统计了作为温度函数还原难易程度,这个测量过程是轻易而且自动进行。在氮气中预先混入低浓度(5%)氢气(或其它用户研究需应用还原气)，让它流过正在受热并线性升温样品。第4页金属氧化物变成金属5%氢气作为反应气平衡气为N2orAr(not He!)活化能第5页程序升温氧化（TPO）：TPR是一个在等速升温条件下氧化过程，和TPD类似，在升温过程中假如样品发生氧化，气相中氧气浓度将随温度改变而改变，把这种改变过程统计下来就得到氧气浓度随时间改变TPO图。程序升温氧化（比如，用2-5%O2inHe）完全类似于TPR。TPO主要用于研究不一样形式碳特征(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)。第6页金属和碳生成氧化物2-5%氧气作为反应气平衡气为He(notN2!)活化能第7页应应 用用催化剂预处理：催化剂预处理：催化剂使用前活化（如H2还原）等温反应：等温反应：除反应温度恒定外，其它条件与程序升温反应近似。TPD/TPR 分析包含：分析包含：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：程序升温反应：监控特定温度下催化剂与气体反应产物，反应产物和过量反应物能够转到气相色谱或质谱进行分析。第8页吸附仪流程图吸附仪流程图第9页仪器外观介绍仪器外观介绍蒸汽发生器蒸汽发生器（选配）（选配）可可调整蒸汽浓调整蒸汽浓度度冷阱冷阱炉子炉子可设置温度、连续时间、升温速率，环境温度到1100第10页测试过程示意图测试过程示意图气体进入系统气体进入系统样品管样品管气体与样气体与样品反应品反应热导池探测数据热导池探测数据计算机处理数计算机处理数据，计算结果据，计算结果Highly accurate,gold-plated filaments detect minute changes in the thermal conductivity of gases.出气口出气口第11页吸附仪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：第12页一、温控系统四个保温区：四个保温区：在动态原理（色谱原理）测定中，温度是主要指标，它直接影响TCD对特定流量气体导热系数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温度控制。热导池热丝区120250，热导池工作区和阀区：20150，蒸汽发生器：20100第13页硬件介绍和特点：硬件介绍和特点：1温控系统温控系统操作状态图操作状态图冷阱冷阱或延或延迟环迟环4个红个红色加热色加热温控区温控区样品管样品管和炉子和炉子KwikCool第14页 冷阱冷阱温控系统温控系统仪器不锈钢管线无仪器不锈钢管线无“冷冷点点”完全热跟踪、温度控制完全热跟踪、温度控制和绝热和绝热全部多位旋转阀、全部多位旋转阀、TCD探测器和管线安装在温探测器和管线安装在温控区控区唯独冷阱及其管线不在唯独冷阱及其管线不在温控区，这么消除有害温控区，这么消除有害气体冷凝和污染。气体冷凝和污染。可设置温控区温度可设置温控区温度 热导池热丝区热导池热丝区120250，热，热导池工作区和阀区：导池工作区和阀区：20150，蒸汽发生器：，蒸汽发生器：20100用异丙醇和液氮混合冰泥（-80）做冷却剂。冷凝一些产品产物除去分析中产生H2O副产物冷凝有害气体BET测试延迟环冷阱延迟环杜瓦瓶延迟环延迟环延迟环用来降低隔片进气产生气流波动第15页硬件介绍和特点：硬件介绍和特点：2气流控制气流控制4个多气体旋转阀个多气体旋转阀4个质量流量计个质量流量计（MFC）附加口附加口总共总共12路入气路入气口，制备、负口，制备、负载载/参比和参比和Loop环分别环分别4路路隔片隔片压力传压力传感器感器第16页质量流量计质量流量计Mass Flow Controllers(MFCs)4个质量流量计准确控制样品个质量流量计准确控制样品制备气路、两路平行负载气制备气路、两路平行负载气（或参比气）和（或参比气）和Loop环气。环气。12个气体入气口个气体入气口冷阱阀：bypass/trap分析阀：Analyze/prepLoop阀：fill/inject蒸汽阀（备选）：vapor/bypass设置0100ml/min第17页三、炉子静态吸附仪炉子是整体圆柱状开合式开合式炉子能够加热石英样品管到1100。标配KwikCool快速冷却系统能够快速冷却炉子到环境温度，降低分析时间提升测试效率。增加冷浴槽（CryCooler）配件，分析温度能够程序升温到-701100。第18页三种热电偶放置方式三种热电偶放置方式2.使用夹子使用夹子固定热电偶固定热电偶放置在样品放置在样品管外面管外面3.热电偶带有石英罩热电偶带有石英罩保护放置在样品管内保护放置在样品管内炉子热电偶炉子热电偶样品管内部样品管内部1.热电偶放在热电偶放在第19页四、热导池工作原理四、热导池工作原理热导池导热丝测定流过样品气体与热导池导热丝测定流过样品气体与参比气体导热性差异参比气体导热性差异流过气体经过携带热量冷却热导丝。流过气体经过携带热量冷却热导丝。气体携带热量由气体本身导热性决气体携带热量由气体本身导热性决定。定。反应后气体组分改变改变导反应后气体组分改变改变导热性，探测器探测到维持导热丝恒热性，探测器探测到维持导热丝恒定温度能量改变，反应气体导热性定温度能量改变，反应气体导热性改变。改变。探测器搜集电压数据（福特）探测器搜集电压数据（福特）基线：较低温度下，气体不与样品基线：较低温度下，气体不与样品发生任何反应，得到数据发生任何反应，得到数据基线越来越少样品分子能够与气体反应，气体导热性回到基线伴随温度升高，反应到达最大程度峰面积计算参加反峰面积计算参加反应气体量应气体量第20页测试内容测试内容TPD 程序升温脱附程序升温脱附 TPR 程序升温还原程序升温还原TPO 程序升温氧化程序升温氧化脉冲化学吸附脉冲化学吸附BETBET比表面比表面催化剂预处理催化剂预处理TPRx程序升温反应程序升温反应等温反应等温反应仪器接质谱仪器接质谱第21页TPR分析分析程序升温还原决定催化剂上可还原组分数目，揭示发生还程序升温还原决定催化剂上可还原组分数目，揭示发生还原反应温度。原反应温度。TPR分析主要性在于，样品除了含有还原金分析主要性在于，样品除了含有还原金属外，没有必要含有其它反应性质。属外，没有必要含有其它反应性质。催化剂催化剂惰性气体（H2Ar）H2通常环境温度下温度随时间线性增加，H2消耗量得到4TPR of Noble metals“Atkins”catalystsPt,Ru第22页TPR曲线曲线氧化银氧化银TPR第23页H2-TPR of a V2O5 sample:TPR曲线曲线第24页TPO分析分析负载气样品预制样品预制 金属还原为基态金属还原为基态H2He负载气负载气氧气脉冲进入或者或者He负载气负载气氧气连续气流探测器得到氧探测器得到氧气消耗量气消耗量4TPODetermine the degree of oxidationCalculate the metal surface area程序升温氧化能够检测催化剂被氧化程序升温氧化能够检测催化剂被氧化程度或者催化剂事先被还原程度，计程度或者催化剂事先被还原程度，计算金属表面积。算金属表面积。第25页TPR/O of Ni CatalystRedOx cycle第26页脉冲化学吸附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。尺寸。每一次脉冲注入反应气体量由每一次脉冲注入反应气体量由loop环体积全自动提供，环体积全自动提供，三种体积三种体积loop环可供选择。环可供选择。第27页Pt-Al合金合金H2O2H2滴定滴定H21H22O21第28页Pt-Al合金合金H2O2H2滴定滴定O22H23第29页测试过程与特点测试过程与特点装样品装样品创建样品文件创建样品文件称样（20mg-2g）三种热电偶放置方式KalrezTM 耐温耐腐蚀密封O圈编辑样品信息设置测试程序选择汇报选项第30页创建样品文件创建样品文件AnalysisConditionsReportOptions分析条件和汇报文件可分析条件和汇报文件可独立存贮，以备调用独立存贮，以备调用仪器提供预先设置仪器提供预先设置参数文件参数文件第31页样品分析条件样品分析条件Close可插入可插入99步试步试验步骤验步骤第32页样品汇报选项样品汇报选项Close第33页案例分析案例分析第34页案例分析案例分析第35页案例分析案例分析第36页