TPD可以分析催化剂表面活性位的数量
现代催化研究方法
现代催化研究方法现代催化研究方法是指在催化化学领域中，通过运用先进的仪器设备、理论模型和计算方法等多种手段，以及结合实验和理论方法相互协同，对催化反应的机理、催化剂的结构和表面性质等进行深入研究的方法。
下面我将从催化测试手段、催化剂表征手段、理论计算手段等方面介绍现代催化研究的方法。
首先，催化测试手段是现代催化研究中最基础也是最重要的手段之一。
在催化测试中，可以通过固定床反应器、批量反应器或连续流动反应器等不同类型的装置，对催化反应进行考察和探究。
这些反应器可以模拟催化反应工艺中的实际条件，探究催化剂在不同条件下的活性、选择性、稳定性等性能。
同时，还可以通过改变催化剂的负载物、晶型、结构等参数，以及添加不同的表面修饰剂或助剂等方式，来研究催化剂的结构性质对催化性能的影响。
其次，催化剂表征手段是现代催化研究的另一个重要组成部分。
常见的催化剂表征手段有X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、固体核磁共振（NMR）等。
通过这些手段，可以对催化剂的晶相结构、形貌、粒度、表面组成和价态等进行详细的表征和分析。
此外，还可以利用吸附/脱附、程序升温脱附（TPD）、程序升温还原（TPR）等技术对催化剂的活性组分、毒物吸附能力、还原性等进行测试和表征。
第三，理论计算手段在现代催化研究中也占据了重要地位。
通过密度泛函理论（DFT）、分子动力学模拟（MD）、Monte Carlo模拟等计算方法，可以从微观角度揭示催化反应的机理和催化剂的表面性质。
通过计算模拟可以得到催化反应过程中的能垒、能量吸附谱、中间体构型等信息，帮助解释实验现象，指导实验设计，并提出新的催化剂结构和改进方案。
除了上述主要的现代催化研究方法外，还有其他一些补充性手段也在催化研究中得到广泛应用。
例如，催化环境透射电子显微镜（TEM）、原位红外光谱（IR）、原位拉曼光谱（Raman）等方法可以在不同环境下对催化剂进行原位表征，从而研究催化剂在实际工作状态下的结构和性质变化。
化工单元实验--NH3-TPD
化工单元实验--NH3-TPD实验目的1，了解固体酸性材料酸强度以及酸量测试的原理。
2，了解NH3-TPD的工作原理。
3，学习并掌握如何使用NH3-TPD测量固体酸性材料酸性。
4，实验原理TPD 技术是一种流动法，较适用于对实用催化剂的应用基础研究，虽然现在不断出现先进的实验仪器和研究方法，如光电子能谱（XPS），俄歇电子能谱（AES），低能电子衍射（LEED），离子散射（ISS），顺磁共振法（ESR）等来研究催化剂的表面性质和活性位顺序，但却非常复杂。
可以说，TPD 技术是比较优越的，且有相当的发展余地。
对于均匀表面，无再吸附发生的热脱附基本方程：改变升温速率B 可得到相应的T mo以（2 log Tm--logβ）对1/T m作图得一直线，由直线的斜率和截距可求得Ed和A，由Ed和 A 可知活性中心能量分布的情况。
进一步按Arrhenius 方程可求得脱附速率常数Kd的温度依赖性。
所述方法包括如下步骤在不同温度下，用气体吸附量来确定催化剂表面所存在的活性中心数目、类型和浓度。
在样品经脱气、还原或其他表面处理后，分析气与样品中活性成份反应，在载气条件下开始程序升温脱附。
在一定温度下，热能将会克服活化能，使吸附质与吸附剂之间的键断裂，这样吸附物质会被脱附。
若有不同的活性金属存在，吸附物种通常会在不同的温度下脱附。
脱附分子进入惰性气流中，其浓度会被热导池检测出来。
从所得到的TPD 图谱中可以获得脱附峰，脱附温度点等相关信息。
实验步骤1、检测通讯线、电源线是否连接正常；2、打开电脑和仪器，让仪器预热10-30 分钟；3、检测进气口、排气口、管路、减压器及钢瓶的连接是否正常；4、打开钢瓶总阀，调整减压器阀门，使气体出口压力调整在0.1MPa。
5、用皂泡检漏；6、称取5mg~100mg 的样品，称取的量根据活性成份的多少而定；7、将样品倒入U 型反应器，两头塞入石英棉；8、将反应器穿过高温炉盖子，用螺母和O 型圈固定在卡套上拧紧；9、合上炉子，扣好；10、检查蒸汽发生器接头位置是否密封好；11、检查过滤管位置是否密封好；12、打开软件，设置载气、反应气名称及对应的MFC 系数；13、根据样品选择合适的预处理温度、预处理条件、载气流速、反应气流速、升温速率等条件；14、根据样品设置炉子控温仪表参数；15、TCD 控温仪表一般设置为室温以上20℃；16、该试验不使用蒸汽发生器和冷凝控制器；17、新建一个测试文件；18、按下预处理按钮，同时按下炉子控温仪表的开始按钮；19、根据样品的预处理曲线，在炉温理论值降至0 时，打开炉子降温，温度过高时，不能立即打开炉子，以免损坏炉膛、电阻丝和仪器的烤漆；20、当炉子的温度表的设定温度从0 开始升温的时候，关上炉子；21、等试验结束时，炉子温度的曲线降至0 时，再打开炉子降温；22、软件由计算机控制自动从预处理、吸附、吹扫、脱附、吹扫保护一步步运行，直到结束；注意事项1，所有的样品要做第一次TPD 试验时，都需要经过活化预处理和预吸附的过程。
固体催化剂的表征方法—程序升温脱附还原(TPDTPR)
两种常用的研究酸技术的比较
酸量
程序升温脱 吡啶红外 附
峰面积计算 峰面积计算
酸强度
酸分布 酸型
可以，温度 范围较宽
不可以
可以，只能 比较300℃以 内的
可以
不可以
可以
简要操作
❖ 1.吹扫：吹扫吸附在催化剂上的水分和杂质 ❖ 2.吸附气体 ❖ 3.吹扫物理吸附的气体 ❖ 4.程序升温
固体催化剂的表征 方法—
程序升温脱附/还 原(TPD/TPR)
*** 2009年3月
60年代，Ovetanovio和Amenomiya成 功建立和发展了程序升温技术，在最近的 几十年中，不管是理论上还是在实验上都 得到了充分的完善，并且有广泛的应用， 通过此方法可以得到气体在催化剂上吸附 键的强弱等信息。
例1
❖ 在Cu-Mn-Si耦合反应合成 环己酮和2-甲基呋喃的研究
❖ A3: Cu:Mn=1:2.32 A4: Cu:Mn:Si=1:1.12:2.32 A5: Cu:Mn:Si=1:1.12:1.13 A6: Cu:Mn:Si=1:1.12:0.67
结论：弱酸对环己醇脱氢没有 太大的影响，而中等强度的 酸对环己酮的收率影响大
储伟 ，催化剂工程 肖丰收，辛勤，催化研究中的TPD-IR-MS方法
2.程序升温还原（TPR)
TPR常应用于表征负载型金属或过渡金属 氧化物催化剂，对TPR结果进行分析可以获 得金属与载体的相互作用，金属的价态和是 否形成合金等方面的信息。
徐柏庆，徐奕德等，程序升温原位分析方法
程序升温还原原理
当负载的金属的价态，聚集状态，与载体 的作用发生改变的时候，其还原温度，还原 后的价态将会发生改变，如果能测出程序升 温还原过程中氢气的消耗量，还原温度等， 就能得到负载金属的一些状态参数。
工业催化习题整理-
工业催化原理课后习题汇编1.1、论述催化剂是如何加速反应速率的？催化剂可使化学反应物在不改变的情况下，经由只需较少活化能的路径来进行化学反应。
因而加快了反应速率。
1.2、催化作用有哪些基本特征？1) 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应.2) 催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡的位置（平衡常数）。
3) 催化剂对反应具有选择性。
4) 实际上催化剂并不能无限期地使用，在长期受热和化学、物理作用下，会发生不可逆的变化，这将导致催化剂活性下降，最终导致催化剂失活。
1。
3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的—△G 0r 值是相同的，即K f 值是相同的，所以平衡位置没有改变。
另一种答案:化学平衡是由热力学决定的，ln p G RT k ，其中p k 为反应的平衡常数，G ∆是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关。
催化剂的存在不影响G ∆值,它只能加速达到平衡所需的时间,而不能移动平衡点。
1.4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性.试给予解释。
根据K f = ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。
因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化逆方向反应.2。
1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？载体和助催化剂的功能分别是什么？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。
（1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架.（2)助催化剂：本身没有活性或者活性很小，但加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分散状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。
3。
1、多相催化反应通常包括哪个连续的步骤？（1） 反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散;（2） 反应物分子在催化剂内表面上吸附;（3） 吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；（4） 反应产物自催化剂内表面脱附；（5） 反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去.3.2、试比较物理吸附与化学吸附。
化工单元实验--NH3-TPD
化工单元实验--NH3-TPD实验目的1，了解固体酸性材料酸强度以及酸量测试的原理。
2，了解NH3-TPD的工作原理。
3，学习并掌握如何使用NH3-TPD测量固体酸性材料酸性。
4，实验原理TPD 技术是一种流动法，较适用于对实用催化剂的应用基础研究，虽然现在不断出现先进的实验仪器和研究方法，如光电子能谱（XPS），俄歇电子能谱（AES），低能电子衍射（LEED），离子散射（ISS），顺磁共振法（ESR）等来研究催化剂的表面性质和活性位顺序，但却非常复杂。
可以说，TPD 技术是比较优越的，且有相当的发展余地。
对于均匀表面，无再吸附发生的热脱附基本方程：改变升温速率B 可得到相应的T mo以（2 log Tm--logβ）对1/T m作图得一直线，由直线的斜率和截距可求得Ed和A，由Ed和 A 可知活性中心能量分布的情况。
进一步按Arrhenius 方程可求得脱附速率常数Kd的温度依赖性。
所述方法包括如下步骤在不同温度下，用气体吸附量来确定催化剂表面所存在的活性中心数目、类型和浓度。
在样品经脱气、还原或其他表面处理后，分析气与样品中活性成份反应，在载气条件下开始程序升温脱附。
在一定温度下，热能将会克服活化能，使吸附质与吸附剂之间的键断裂，这样吸附物质会被脱附。
若有不同的活性金属存在，吸附物种通常会在不同的温度下脱附。
脱附分子进入惰性气流中，其浓度会被热导池检测出来。
从所得到的TPD 图谱中可以获得脱附峰，脱附温度点等相关信息。
实验步骤1、检测通讯线、电源线是否连接正常；2、打开电脑和仪器，让仪器预热10-30 分钟；3、检测进气口、排气口、管路、减压器及钢瓶的连接是否正常；4、打开钢瓶总阀，调整减压器阀门，使气体出口压力调整在0.1MPa。
5、用皂泡检漏；6、称取5mg~100mg 的样品，称取的量根据活性成份的多少而定；7、将样品倒入U 型反应器，两头塞入石英棉；8、将反应器穿过高温炉盖子，用螺母和O 型圈固定在卡套上拧紧；9、合上炉子，扣好；10、检查蒸汽发生器接头位置是否密封好；11、检查过滤管位置是否密封好；12、打开软件，设置载气、反应气名称及对应的MFC 系数；13、根据样品选择合适的预处理温度、预处理条件、载气流速、反应气流速、升温速率等条件；14、根据样品设置炉子控温仪表参数；15、TCD 控温仪表一般设置为室温以上20℃；16、该试验不使用蒸汽发生器和冷凝控制器；17、新建一个测试文件；18、按下预处理按钮，同时按下炉子控温仪表的开始按钮；19、根据样品的预处理曲线，在炉温理论值降至0 时，打开炉子降温，温度过高时，不能立即打开炉子，以免损坏炉膛、电阻丝和仪器的烤漆；20、当炉子的温度表的设定温度从0 开始升温的时候，关上炉子；21、等试验结束时，炉子温度的曲线降至0 时，再打开炉子降温；22、软件由计算机控制自动从预处理、吸附、吹扫、脱附、吹扫保护一步步运行，直到结束；注意事项1，所有的样品要做第一次TPD 试验时，都需要经过活化预处理和预吸附的过程。
5 催化剂的TPD表征_吴丽丽
催化剂的 TPD 表征
泸天化股份公司技术中心 吴丽丽 刘明刚 泸天化股份公司尿素二 唐小松 四川大学化工学院 印永祥
摘 要 对采用常规还原和等离子体还原的两种 N i - A l2O3 催化剂进行了程序升温脱附 ( TPD )表 征 。用气相色谱进行在线分析 ,得到了不同催化剂表面的 H2 - TPD 和 CO2 - TPD 谱图 。谱图表明 ,等离 子体还原的催化剂比常规还原催化剂对 H2 和 CO2 的吸附量更大 ,说明该催化剂中活性金属组分的分 散度更好 ,催化剂表面的活性中心数目更多 ,更有利于甲烷二氧化碳催化重整反应的进行 。对两种催化 剂进行催化反应评价 ,其结果与 TPD结果很好地吻合 。 关键词 气相色谱 程序升温脱附 ( TPD) 催化剂 氢气 二氧化碳 等离子体
2为常规还原和等离子体还原的 N i - A l2 O3 催化 剂的 H2 - TPD 谱图 ,由图可知 ,该催化剂的 H2 TPD 主要有两个峰 ,表明在该催化剂表面上存在 两种不同的吸附氢活性位 ,其中 ,在 80～120℃左 右 ,常规还原催化剂和等离子体还原催化剂都出 现了一个峰 ,该峰对应着物理吸附和弱化学吸附 的 H2 分子的脱除 ; 在 200℃以上 ,常规还原的催 化剂几乎没有出峰 ,等离子体还原的催化剂有一 个脱附峰出现 ,峰温在 340 ～360℃左右 ,该峰对 应着吸附较强的 H2 分子的脱除 。由图可以明显 的看出 ,两种催化剂 H2 的脱附温度和脱附量有 差别 ,曾有文献报道 , H2 的脱附量反映了催化剂 表面活性中心数目的多少 ,这就可以反映出等离 子体还原的催化剂中的活性金属组分的分散度更
(3)在甲烷二氧化碳重整实验中 ,同一温度 下 ,使用等离子体还原的催化剂得到的 CH4 、CO2 的转化率和 H2 、CO 的选择性都比使用常规还原 催化剂的高 ,反映了等离子体还原的催化剂比常 规还原的催化剂总体性能要好 ,更有利于催化反 应的进行 。
氨气TPD操作流程及定量计算
氨气TPD操作流程及定量计算
化学吸附仪指的是利用动态（流动的气体）分析技术，了解多相催化反应机理，是针对于静态化学吸附仪而言的。
吸附法具有设备简单、操作简便、分析时间短、脉冲重复性好、灵敏度和准确性高等优点。
动态法所测得的数据虽然不如静态法准确，但和静态法结果相当一致，尤其是该方法可以在接近反应温度的条件下做吸附实验而不用担心吸附质会发生分解。
那么什么是动态法化学吸附仪的定性定量分析，我们以NH3-TPD实验测量催化剂的酸度为例说明：就是对研究对象进行“质”的方面的分析。
即研究该催化剂有几个酸性中心，都是哪些酸性中心。
而动态化学吸附法的定量分析是指得到一克该催化剂的总酸量具体是多少mmol。
动态法化学吸附仪测试酸催化剂的总酸量的一般流程：
1、样品预处理，通入惰性气体在一定温度下对样品进行吹扫后降到室温
2、氨气吸附（通常为室温或100℃下吸附），使样品对NH3吸附达到饱和
3、吹扫，除去样品表面与NH3发生的物理吸附
4、程序升温脱附，脱附出来的氨气用一定浓度的酸溶液吸收，再用一定浓度的碱溶液滴定，
通过消耗掉的碱溶液体积计算样品的酸量
彼奥德PCA-1200动态法化学吸附仪，软件可直观显示每个操作流程，界面可显示时间，温度和信号输出，实现对反应的实时监控。
可实现TPD、TPO、TPR、TPS、脉冲滴定、储氧量分析、比表面积测定，对催化剂性能的定性定量分析。
tpd程序升温脱附氧气峰面积
如今，随着世界经济的不断发展，各行各业对于产品质量的要求也在不断提高。
在化工领域中，提高产品质量和降低生产成本是企业永恒的话题。
而在化工生产过程中，参数设定和监控是至关重要的环节。
1. 什么是TPD程序？TPD程序，即“热程序脱附”，是化工生产过程中常见的一种分析方法。
它通过加热样品，观察其在不同温度下释放出的气体，来分析样品的组成和性质。
TPD程序广泛应用于催化剂、电化学材料、高分子材料等领域的研究和生产中。
2. TPD程序升温脱附氧气峰在TPD程序中，升温脱附氧气峰是一个重要的参数。
它反映了样品中氧气的释放情况，直接影响着样品的氧化性能和化学反应活性。
准确测定和控制升温脱附氧气峰的面积对于评估样品的性能具有重要意义。
3. TPD程序升温脱附氧气峰面积的影响因素升温脱附氧气峰面积受到多种因素的影响，主要包括样品的成分、结构和制备工艺，以及TPD程序的实验条件和参数设置。
在研究和生产过程中，需要综合考虑这些因素，精确控制样品的制备和实验条件，以确保获得准确可靠的升温脱附氧气峰面积数据。
4. 如何准确测定TPD程序升温脱附氧气峰面积？为了准确测定TPD程序升温脱附氧气峰面积，需要注意以下几个方面：（1）选择合适的样品制备方法，确保样品的成分和结构符合要求；（2）合理设置TPD程序的实验条件，包括加热速率、气体流量、检测方法等；（3）精确控制实验过程中的温度和压力，以保证实验结果的准确性和可重复性；（4）结合实验数据和理论模型，进行数据处理和分析，得出准确的升温脱附氧气峰面积。
5. TPD程序升温脱附氧气峰面积在化工生产中的应用TPD程序升温脱附氧气峰面积作为评价样品氧化性能和化学反应活性的重要参数，在化工生产中具有广泛的应用前景。
通过准确测定和控制升温脱附氧气峰面积，可以指导生产工艺的优化和改进，提高产品的质量和性能。
它还可以为新材料的研发和应用提供重要的实验数据和技术支持。
TPD程序升温脱附氧气峰面积作为化工生产过程中的重要参数，对于评价样品的性能和指导生产工艺具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TPD可以分析催化剂表面活性位的数量、种类和强度等。
TPR主要考察催化剂中的可还原性物质的种数及还原温度。
程序升温还原技术简称TPR(Temperature
Programmed Reduction)是一种在等速升温的条件
下进行的还原过程。
在升温过程中如果试样发生还
原，气相中的氢气浓度随温度变化而发生浓度变化，
把这种变化过程记录下来就得氢气浓度随温度变化
的TPR图。
它是在TPD技术上发展起来的一种催
化研究方法，主要用来研究金属催化剂的性能，八十
年代以来开始应用于氧化物催化剂的研究[1]。
虽然
目前对催化剂的表征方法很多，如X射线粉末衍
射，电镜，光电子能谱以及红外光谱等，但这些技术
都不能给出催化剂在实际工作状态下的性质。
TPR
由于其高灵敏性(不依赖催化剂的特殊性质，只要处
于可还原状态即可)而在生产科研中普遍使用[2]。
老驰09:24:39。
TPR谱图
上的还原峰温及峰高(或峰面积)确实能反映出催化
剂表面氧的活性和数目。
因而TPR技术对研究催化
剂表面性质能提供非常有用的信息
老驰09:25:09
，TPR技术是
探测催化剂中金属氧化物的状态及还原能力的一种
有效手段，对TPR谱图的分析可以获得许多重要的
有关催化剂表面性质的信息。
与其它表征方法如加
光电子能谱、俄歇电子能谱、低能电子衍射、离子散
射、顺磁共振法等相结合对催化剂表面性质的研究
将更深入、更确切。
老驰09:33:45
你参考文献
《延安大学学报：自然科学版》2006年25卷3期
<<TPR技术在催化研究中的应用现状>>
催化剂的活性稳定性
催化反应中催化剂的活性稳定性变化很大,有的可以几年,有的初活性很高,但活性稳定性只有几秒钟,失活很快;催化剂的活性稳定性长短决定了反应器的类型,稳定性只有几秒钟的催化剂只能采用流化床,频繁再生;当然催化剂活性稳定性差影响工业化,因此了解催化剂活性稳定性变化原因和提高催化剂的活性稳定性是催化剂工业化必须面对的问题.
导致催化剂活性稳定性差的原因很多,主要有:
1 毒物的吸附
碱性分子是酸中心的毒物或抑制剂,而酸性分子则可使碱中心失活.这些分子可能以杂质形式存在于原料中,也可能于反应中形成.原料中金属离子的沉积会引起严重的失活现象,比如重渣油或煤的加氢处理过程中.此类沉积物会直接覆盖活性中心,或堵塞催化剂的微孔孔道的入口.
2 焦炭沉积
含碳物质在反应过程中生成后,沉积并掩盖活性中心,或使催化剂孔道口变小或者堵塞.这类很常见.
3 催化剂本身的化学变化
这类机理包括上述各个过程:a 融结,可导致固体催化剂的表面积及孔容的下降; b 催化剂组分的相转化; c 催化剂中活性组分的升华或溶化; d 催化剂个组分间,或催化剂与反应物质间发生化学反应,从而使活泼催化剂变成稳定的,不甚活泼的物质.
等体积浸渍法制备催化剂步骤
1 .将直径为0.3厘米,比表面积为200克/克,总孔容积为0.4毫升的球状氧化铝1 00克加热到200℃以除去吸收的水分.
2. 取样测定载体的总孔容积, 将球状加热到200℃,然后冷却,在干燥的空气中称取100克,然后将样品浸于水中,直至球粒上无气泡逸出,孔隙均被水浸满.然后用两层卫生纸将样品夹于其中进行揉,或者使用滤纸,直到球粒表面的水恰好被除去为止,称量样品得到增重量,即得球粒的孔隙率.
3. 等体积浸渍法制备催化剂，制备盐溶液,其体积等于第二步所测得的水的体积(亦即孔隙率乘以第一步所称量的催化剂重量),其浓度=根据要负载的量/第二步所测得的水的体积.。