第七章_程序升温
第七章_程序升温
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三、有效柱温
指获得一定理论塔板数和分离度时 的特征温度，对两个相邻难分离组分， 有效柱温是指实现分离的最佳恒温温度， 在此恒温温度下，两组分的分离可达到 与程序升温同样的柱效和分离度。
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7.3
条件的选择
一、操作条件的选择
升温方式 同系物用单阶程序升温，多种复杂 组分用多阶程序升温 起始温度 视沸点最低组分而定，若未知，则 选室温 终止温度 视沸点最高组分而定，若未知，则 设固定液“最高使用温度”
在最佳柱温下流出色谱柱。
选择时首先用Tc低和Tc高分别进行恒温
分析，恒温分析时柱温大概是等于样品沸
点的平均温度。汽化室温度和检测器温度
要高于柱温20-80℃。根据Tc低和Tc高，再 确定升温速率与用几阶程序升温。
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三、载气和色谱柱
载气的纯化和控制 耐高温固定液的使用 SE － 30 （ 350℃ ） 、 OV － 101 （350℃）、ApiezonL（300℃）、OV－ 17（300℃）、PEG－20M（250℃）
程序升温气相色谱法 样品复杂，沸点范围宽 ≤10μl
第一个色谱峰进样时间 应小于0.05Wh/2(半峰宽) 直接进样；分流进样； 柱上进样 无严格要求 ≤10个组分 可广泛选用固定相 对保留时间长的组分 检测不灵敏 恒压 慢 ＞10个组分 只能选用耐高温、低流失固定 相 随升温速率增加,可改进对保留 时间长的高沸点组分的检测灵 敏度 恒流(使用稳流阀) 快
第7章 程序升温气相色谱法
7.1 方法概述 在一个分析周期内，柱温随时间不断升高， 在程序开始时，柱温较低，低沸点的组分得到 分离，中等沸点的组分移动很慢，高沸点的组 分还停留在柱口附近，随着柱温的不断升高，
程序升温的操作方法有几种
程序升温的操作方法有几种1.优化算法优化算法是程序升温的一种基本方法。
通过对算法进行优化，可以提高程序的效率和性能。
一些常见的优化算法包括贪心算法、动态规划、分治法等。
通过选择合适的算法和数据结构，可以降低程序的时间和空间复杂度，从而提高程序的运行效率。
2.并行计算并行计算是一种通过同时执行多个计算任务来提高程序性能的方法。
通过任务划分、数据分割、负载均衡等技术手段，可以将计算任务分配给多个处理器并行执行。
并行计算可以大大提高程序的计算速度，特别是在处理大规模数据和复杂计算任务时效果更为显著。
3.内存管理合理的内存管理也是提升程序性能的重要方法之一、通过优化内存分配和释放策略，可以减少内存碎片和内存泄漏等问题，提高程序的内存使用效率。
使用合适的数据结构，如哈希表、栈、队列等，可以减少内存的访问次数，从而提高程序的运行速度。
4.I/O优化I/O操作往往是程序中的瓶颈之一，通过对I/O操作进行优化，可以提高程序的运行性能。
一些常见的I/O优化方法包括减少磁盘访问次数、使用缓存、异步I/O等。
通过合理的I/O优化，可以减少程序中磁盘访问时间、网络延迟等，从而提高程序的响应速度。
5.编译器优化编译器优化是一种通过对源代码进行优化来提高程序性能的方法。
编译器可以根据代码的特性和运行环境进行优化，如循环展开、代码内联、常量传播等。
通过编译器优化，可以生成更高效的机器码，从而提高程序的执行速度。
6.平台选择在进行程序升温时，选择合适的硬件平台也是很重要的一步。
根据程序的特点和需求，选择适合的处理器、存储器、操作系统等硬件和软件平台，可以提高程序的运行效率和响应速度。
7.多线程技术多线程技术是一种通过同时执行多个线程来提高程序性能的方法。
通过合理划分任务和资源，可以充分利用多核处理器和多线程环境的优势，提高程序的并发性和计算能力。
多线程技术可以加速CPU密集型任务的处理速度，同时也可以提高程序的响应速度和用户体验。
程序升温脱附原理
程序升温脱附原理一、引言程序升温脱附是一种常用的表面分析技术，它可以通过加热样品来探测其表面组成和化学性质。
本文将详细介绍程序升温脱附的原理及其应用。
二、程序升温脱附的基本原理程序升温脱附是一种利用高真空下加热样品并测量其挥发物质量的技术。
在实验过程中，样品被放置在一个加热器中，并在高真空下进行加热。
随着温度的升高，样品表面吸附的气体和溶质开始逸出，并被送入质谱仪或其他检测装置中进行分析。
三、程序升温脱附的仪器结构程序升温脱附通常由以下部分组成：1. 加热器：用于将样品加热至所需温度。
2. 高真空系统：保证实验过程中无氧气污染。
3. 气体分析仪：用于检测和分析逸出气体组成。
四、程序升温脱附的实验步骤程序升温脱附实验步骤如下：1. 将样品放置在加热器中，并将其与高真空系统连接。
2. 开始加热样品，升温速率一般为10-20℃/min。
3. 在样品表面发生脱附时，逸出气体被送入气体分析仪进行分析。
4. 根据逸出气体的组成和数量推断样品表面的化学性质和组成。
五、程序升温脱附的应用程序升温脱附广泛应用于表面化学、材料科学、环境科学等领域。
具体应用包括：1. 表面化学：程序升温脱附可以用于研究催化剂表面上吸附物种的组成和反应机理。
2. 材料科学：程序升温脱附可以用于研究材料表面的吸附性能和化学反应性质。
3. 环境科学：程序升温脱附可以用于研究大气颗粒物和有机污染物在环境中的行为。
六、程序升温脱附的优缺点程序升温脱附具有以下优点：1. 可以检测非挥发性物质。
2. 可以检测样品表面的化学性质和组成。
3. 操作简单，实验时间短。
但是，程序升温脱附也存在以下缺点：1. 只能检测样品表面的物质。
2. 无法区分不同深度的吸附物种。
3. 需要高真空条件下进行实验。
七、总结程序升温脱附是一种常用的表面分析技术，它可以用于研究样品表面的化学性质和组成。
本文详细介绍了程序升温脱附的原理、仪器结构、实验步骤、应用、优缺点等方面，并对其进行了总结。
气相色谱仪程序升温条件 速率
气相色谱仪是一种用于分离和分析化合物的仪器，其操作程序中的升温条件和速率对于分析结果至关重要。
下面将对气相色谱仪程序中的升温条件和速率进行详细讨论。
一、气相色谱仪的升温条件1. 程序升温范围气相色谱仪的程序升温范围是指在分析过程中，热离子化器温度的升温范围。
常见的升温范围通常为室温至300°C，但具体的范围可以根据分析物的性质和分析要求进行调整。
2. 初温和终温在气相色谱仪的程序中，初温和终温是两个重要的参数。
初温是指在进样后立即开始的初始温度，而终温则是整个程序的最高温度。
这两个参数的设定需要根据样品的性质、分析的要求和色谱柱的温度范围来确定。
3. 升温速率升温速率是指气相色谱仪在程序运行中温度的变化速率。
通常会以°/min表示。
升温速率的合理设置对于分析结果的准确性和分离效果有着重要的影响。
二、气相色谱仪的速率1. 样品进样速率气相色谱仪的样品进样速率是指样品通过自动进样器进入色谱柱的速率。
对于不同类型的进样器和分析物，进样速率需要进行合理的设置，以确保样品能够完全进入色谱柱并获得准确的分析结果。
2. 色谱柱流速色谱柱流速是指在气相色谱仪中气相流经色谱柱的速率。
这个速率通常以cm/s计算，对于不同类型和尺寸的色谱柱，需要根据分析的要求进行合理的设置。
3. 检测器响应速率在气相色谱仪中使用的检测器，其响应速率是指检测器对样品信号的响应速率。
合理的响应速率能够准确地检测到样品的组分，并将信号传递给数据采集系统，影响分析结果的准确性。
三、升温条件和速率的影响1. 分离效果气相色谱仪的升温条件和速率对于分离效果有着重要的影响。
合理的升温条件和速率能够有效地提高色谱分离的效果，获得清晰的峰形和准确的分析结果。
2. 分析时间升温条件和速率的设定也会直接影响分析的时间。
通常情况下，较高的升温速率和温度范围会缩短分析时间，提高分析效率。
3. 分析结果最终的分析结果受升温条件和速率的影响。
程序升温
程序升温脱附方法就是预先把吸附了某种 气体分子的催化剂，在程序加热升温下，通 入稳定流速的气体，使吸附在催化剂表面上 的分子在一定温度下脱附出来，随着温度升 高而脱附速度增大，经过一个最大值后而脱 附完毕。对脱附出来的气体，可用色谱技术 检测出其浓度随温度变催化剂性能研究
NH3-TPD吸附图谱
曲线a为沉淀沉积法 曲线b为共沉淀法 曲线c为浸渍法
a: MnOx-CeO2(D); b: MnCe/TiO2(C); c: Mn-Ce/TiO2(I)
图谱分析
根据 SCR 反应机理, NH3 首先吸附在催化剂表面 酸性位上活化, 形成配位态的 NH3, 再与气相中 NO 或 者与吸附在催化剂表面的 NO 反应, 最终分解为 N2 和 H2O. 因此催化剂表面强酸性位有利于 低温下 NH3 的吸 附与活化 [19,20], 提高低温催化活性 . 如图 6 可 知 , Mn-Ce/TiO2(C)催化剂在 100～350 ℃区间内的 NH3 脱 附面积 最大, 所以在 60 ℃时活性高于另两种催化剂; 在 550～800 ℃内, Mn-Ce/TiO2 (C)催化剂有 3 个 NH3 强酸性位脱附峰[21], 使其保持 了最高的低温催化活性. 而 Mn-Ce/TiO2 (I)催化剂在 550～800 ℃强 酸性位脱附 峰面积较大, 使其在 80 ℃后低温催化活性迅速增加. 在 500～750 ℃温度范围内 MnOx-CeO2 (D)催化剂的脱 附峰面积 小即强酸性位较少, 使其催化活性增加低于另 两种催化剂, 但是在 500 ℃存在中等酸性位 NH3 脱附 峰, 所以在 80 ℃时活性突然增加 高于另两种催化剂. 对比可知, Mn-Ce/TiO2 (C) 催化剂脱附温度区 间大于 Mn-Ce/TiO2 (I), NH3 脱附量大于 MnOx-CeO2 (D), 说明 共 沉淀法制备的催化剂具有更好的低温活性.
催化表征之程序升温
应用近代物理方法和实验技术，对 催化剂的表面及体相结构进行研究，并 将它们与催化剂的性质性能进行关联.探 讨催化材料的宏观性质与微观结构之间 的关系，加深对催化材料的本质的了解
程序升温分析技术
定义：当固体物质或预吸附某些气体的固体物
质，在载气流中以一定的升温速率加热 时，检测流出气体组成和浓度的变化或 固体(表面)物理和化学性质变化的技术。
可分为：程序升温还原(TPR)
程序升温脱附(TPD) 程序升温表面反应(TPSR) 程序升温氧化(TPO)
程序升温分析技术（动态分析）
催化性能：
催化剂活性中心的性质、结构、 反应分子在其上的反应历程
TPAT在研究催化剂表面上在升温时的脱附行为过程中，可以 获得以下重要信息： 表面吸附中心的类型、密度和能量分布；吸附分子和吸附中 心的键合能和键合态。 催化剂活性中心的类型、密度和能量分布；反应分子的动力 学行为和反应机理。 活性组分和载体、活性组分和活性组分、活性组分和助催化 剂、助催化剂和载体之间的相互作用。 各种催化效应-协同效应、溢流效应、合金化效应、助催化 剂效应、载体效应等。
流动态TPD 实验系统
真 空 试 验 体 系
TPD
工作压力：10-3Pa, 可以排除水分和空气的干扰.
TPD定性分析：
Байду номын сангаас
1、脱附峰的数目表征吸附在固体物质表面不同吸附强
度吸附物质的数目； 2、峰面积表征脱附物种的相对数量； 3、峰温度表征脱附物种在固体物质表面的吸附强度。
实验条件的选择和对TPD的影响
程序升温脱附（TPD）
也叫热脱附技术，是一种研究催化剂表面性质及表 面反应特性的有效手段.可以了解吸附物与表面之间成 键的本质。吸附在固体表面上的分子脱附的难易，主 要取决于这种键的强度，热脱附技术还可从能量角度 研究吸附剂表面和吸附质之间的相互作用。
气相色谱的程序升温
气相色谱的程序升温
气相色谱的程序升温是指在气相色谱分析过程中，通过改变柱温的方式来提高分离效率的方法。
具体而言，程序升温是指在一定的时间内，按照一定的升温速度将柱温升高到一定的温度，然后保持一定的时间，最后再以一定的降温速度将柱温降回到初始温度。
通过程序升温，可以使不同沸点的组分在不同的温度下分离，从而提高分离效率和峰形的对称性。
在程序升温过程中，柱温的变化可以分为三个阶段：初始温度、升温阶段和恒温阶段。
初始温度是指在程序升温开始时柱温所处的温度，一般为室温或较低的温度。
升温阶段是指柱温从初始温度升高到设定的最高温度的过程，升温速度可以根据需要进行调整。
恒温阶段是指柱温保持在最高温度的过程，一般为数分钟到数十分钟不等，可以根据需要进行调整。
程序升温的优点是可以提高分离效率，缩短分析时间，同时还可以改善峰形的对称性，提高检测灵敏度。
但是，程序升温也存在一些缺点，如可能会导致峰的重叠、拖尾等问题，需要根据实际情况进行调整。
总的来说，气相色谱的程序升温是一种非常有用的分离技术，在气相
色谱分析中得到了广泛的应用。
程序升温技术原理及实例分析
（5）在室温或设定温度下继续同载气吹扫，直至检测器讯号稳定为止；
（6）按一定的程序进行线性升温脱附，并同时检测其脱附气体中脱附出来的气
体组分，直到完全脱附为止。
在此过程中，惰性气体的流速、升温速率等因素对TPD技术尤为重要。惰性载
气的流速一般控制在30-100ml min-1，升温速率为10-15K min-1，其具体值要根据
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TPD技术的主要优点在于：
1、设备简单易行、操作便利； 2、不受研究对象的限制，几乎有可能包括所有的实用催化剂，可用于研究负载型或非负 载型的金属、金属氧化物催化剂等；
3、从能量的角度出发，原位地考虑活性中心和与之相应表面反应，提供有关表面结构的 众多情报；
4、很容易改变实验条件，如吸附条件、升温速度与程序等，从而可以获得更加丰富的资 料；
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升温速率的影响
升温速率增大，峰形变得尖锐,TPD峰容易重叠; 升温速率过小时， 2021/11/14 TPD信13号减弱。
3)TPD过程中动力学参数的测定
TPD过程中，可能有以下现象发生： ➢分子从表面脱附，从气相再吸附到表面； ➢分子从表面扩散到次层，从次层扩散到表面； ➢分子在内孔的扩散。
动开始脱附。监测流出气体中脱附物的浓度变化，可得到TPD曲线。
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2)实验条件对TPD的影响
主要有6个参数：
1、载气流速(或抽气速率)
2、反应气体/载气的比例(TPR)
3、升温速率
4、催化剂颗粒大小和装量
5、吸附(反应)管体积和几何形状
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6、催化剂“体积/质量”比
章程序升温技术
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二、程序升温方式
单阶程序升温 多阶程序升温 低温时分离低沸点的组分，再升温，高 温时分离高沸点的组分
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三、程序升温与恒温气相色谱法的比较
参数 样品沸点范围 进样量
进样速度 进样方式 载气纯度 峰容量 固定相选择 对色谱峰的检 测 载气流速控制 方式 分析速度 窄
恒温气相色谱法 不十分复杂，沸点范围 ＜1－5μl
在最佳柱温下流出色谱柱。
选择时首先用Tc低和Tc高分别进行恒温
分析，恒温分析时柱温大概是等于样品沸
点的平均温度。汽化室温度和检测器温度
要高于柱温20-80℃。根据Tc低和Tc高，再 确定升温速率与用几阶程序升温。
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三、载气和色谱柱
载气的纯化和控制 耐高温固定液的使用 SE － 30 （ 350℃ ） 、 OV － 101 （350℃）、ApiezonL（300℃）、OV－ 17（300℃）、PEG－20M（250℃）
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直接；分流－不分流；柱上,多 维柱切换；顶空和裂解器进样 需高纯载气
7.2
基本原理
一、保留温度 在程序升温中，组分极大点流出色谱 柱时的柱温叫保留温度。相当于恒温中 的tR, VR 。对每一个组分在一定的固定 液中，保留温度是一个定性数据，不受 加热速度、载气流速、柱长和起始温度
的影响。
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1. 保留温度及其他保留值
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升温速率 起到恒温中Tc的同样作用，选
择原则是兼顾分离度和分析时间。对填充
柱设在3-10℃/分为宜；对毛细管柱以0.5-
4℃/分为宜。
载气流速 大于Uopt 柱长 填充柱以1-3米为宜，毛细管柱以1030米为宜
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二、柱温的选择
在分离过程中，柱温是按预定速率，
随时间呈线性或非线性增加，以使各组分
线性升温时保留温度TR
T R T 0 rt R
T0为起始柱温，r为升温速率
tR
TR
T0 r
VR数N关系
T R aN b
3 保留温度与沸点Tb关系
T R cTb d
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二、初期冻结
当一多组分宽沸程混合物进样后，由于起始 温度很低，对极少数低沸点组分，为最佳柱温， 能得到良好的分离。对于大多数组分，这个起始 温度是太低了，因为k值很大，蒸汽压很低，大都 溶解在固定液里，所以，这些组分的蒸汽带（色 谱带）的移动速度非常慢，几乎停在柱入口不动。 这种现象是程序升温色谱中所特有的，叫初期冻 结。随着柱温的升高，某些组分的蒸汽带便开始 以可观的速度移动，柱温越接近保留温度，即越 接近出口处，色谱带速度增加的越快。
第7章 程序升温气相色谱法
7.1 方法概述 在一个分析周期内，柱温随时间不断升高， 在程序开始时，柱温较低，低沸点的组分得到 分离，中等沸点的组分移动很慢，高沸点的组 分还停留在柱口附近，随着柱温的不断升高，
组分由低沸点到高沸点依次得到分离。
适用对象：多组分、沸点范围宽的样品。
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宽沸程试样在恒温与程序升温时分离结果的比较
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三、有效柱温
指获得一定理论塔板数和分离度时 的特征温度，对两个相邻难分离组分， 有效柱温是指实现分离的最佳恒温温度， 在此恒温温度下，两组分的分离可达到 与程序升温同样的柱效和分离度。
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7.3
条件的选择
一、操作条件的选择
升温方式 同系物用单阶程序升温，多种复杂 组分用多阶程序升温 起始温度 视沸点最低组分而定，若未知，则 选室温 终止温度 视沸点最高组分而定，若未知，则 设固定液“最高使用温度”
程序升温气相色谱法 样品复杂，沸点范围宽 ≤10μl
第一个色谱峰进样时间 应小于0.05Wh/2(半峰宽) 直接进样；分流进样； 柱上进样 无严格要求 ≤10个组分 可广泛选用固定相 对保留时间长的组分 检测不灵敏 恒压 慢 ＞10个组分 只能选用耐高温、低流失固定 相 随升温速率增加,可改进对保留 时间长的高沸点组分的检测灵 敏度 恒流(使用稳流阀) 快