程序升温脱附 TPD
TPD程序升温脱附
TPD
程序升温脱附法（TemperatureProgrammed Desorption，TPD）就是把预先吸附了某种气体分子的催化剂，在程序加热升温下，通过稳定流速的气体（通常用惰性气体，如He气），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，经过一个最高值后而脱附完毕。
对脱附出来的气体，可以用热导检测器检测出浓度随温度变化的关系，达到TPD曲线。
脱附出来的碱性气体用酸吸收，通过滴定的办法可以求得消耗的酸量，从而得到催化剂的总酸量。
采用多功能吸附仪，检测器为热导检测器，NH3为吸附质，N2为载气，对分子筛样品的酸量及分布进行测量。
具体条件如下：检测器温度为50℃，桥流为110mA，反应器中催化剂的装填量为0.2g，颗粒度为40～60目。
活化阶段和吸附－脱附阶段的升温程序见表1。
吸附时，吸附次数以完全吸附饱和后再进三次样为准；脱附的气体用0.01M的稀盐酸溶液吸收，之后用0.01M的稀NaOH滴定过量的HCl，其差值与催化剂质量的比值就是催化剂的总酸量。
其脱附峰用Origin软件拟合，积分得各脱附峰面积，由各峰面积的百分含量与总酸量之积可求得弱酸量、中强酸量和强酸量。
TPD 操作说明书 外部版
TPD 装置操作手册一、原理： 程序升温脱附（Temperature Programmed Desorption, TPD）技术，也叫热脱 附技术， 是研究催化剂表面性质及表面反应特性的有效手段。
吸附在固体表面上 的分子脱附的难易， 取决于吸附物与表面之间的成键的强度，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。
催化剂经预处理将表面吸附 气体去除后，用一定的吸附质进行吸附，再脱去非化学吸附的部分，然后等速升 温， 使化学吸附物被提供的热能活化， 足以克服溢出所需要越过的脱附活化能时， 就产生脱附。
由于吸附质和吸附剂不同，吸附质与表面不同中心的结合能不同， 所以脱附的结果反映了在脱附发生时温度和表面覆盖度动力学行为。
TPD 装置 最常用的检测器为热导检测器(Thermal Conduct Detector, TCD)，TCD 价格便宜， 测量敏感，但是对于脱附产物无专属性。
也有使用质谱(MS)作为检测器的 TPD 装置，MS 对于探针分子具有专属性，测定精确，但是由于 MS 价格昂贵，接口 复杂，不是一般的实验室能够负担得起的。
TCD 仍然为 TPD 最常用的检测器。
TPD 装置的气路连接图如下所示：截止阀1 N2/Ar 干 燥 剂 稳流阀TCD 2路三通阀质 量 流 量 计截止阀2 色 谱 稳 压 阀NH3干 燥 剂转 子 流 量 计截止阀3石 英 管 反 应 器 放空TCD参比图 1 TPD 装置气路连接图对于 NH3-TPD， 当样品装入石英管反应器中后，首先经过高温预处理出去杂 质，然后在一定温度下通入 NH3，使样品吸附饱和 NH3。
探针分子 NH3 在样品上的吸附有两种，一种是物理吸附，这种吸附比较弱，通过载气吹扫即可脱除； 但是另外一种较强的吸附为化学吸附， NH3 分子通过化学键与样品表面的酸性位 结合，且吸附氨的量与材料表面酸性位一一对应。
化学吸附具有较强的结合力， 需要较高的温度才能脱除。
TPD基本原理及流程图示
T P D基本原理及流程图示-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KIINH3/CO2-TPD：基本原理及流程图示程序升温（Temperature Programmed）技术是多相催化领域常用的一种表征手段，主要包括程序升温还原/氧化（Temperature ProgrammedReduction/Oxidation， TPR/TPO），程序升温脱附（Temperature Programmed Desorption， TPD）和程序升温表面反应（Temperature Programmed Surface Reaction，TPSR）。
所采取的基本实验方法是指在一定的氛围下，规律的改变环境温度，考察催化剂与各类探针分子的相互作用，从而得到所需要的信息。
将Temperature Programmed说成是程序变温实际更加妥当，然而在实际的实验操作中，程序降温过程并不容易实现，有文献在电热炉上加装风扇，通过调节风扇的转速来实现程序降温。
下面简单说一下NH3/CO2-TPD：1、TPD理论基础NH3/CO2-TPD是实验室中简单表征催化剂酸碱性最常用最方便的方法。
其理论基础在于“吸附热”三个字，就吸附而言，根据探针分子和催化剂（吸附剂）作用方式的不同，可以分为物理吸附和化学吸附，物理吸附中探针分子至于催化剂发生简单的物理作用，相互作用力较弱；而化学吸附顾名思义，指探针分子和催化剂之间发生化学作用，生成作用力较强的化学键。
一般而言，物理吸附和化学吸附都是放热的过程，以探针分子和催化剂为体系考虑时，总的能量是降低，因此吸附的逆过程：脱附则是一个能量升高的过程，需要外部供给一定的能量才能够实现，在TPD的测试中，这种能量就是以热能的形式供给，即通过电热炉加热使已吸附了探针分子的催化剂发生脱附。
2、TPD实验方法基于以上原理，TOD实验主要包括以下主要步骤：催化剂表面净化（这一点在以TCD为检测器的时候尤为重要）、一定条件下探针分子的吸附、程序升温脱附，同时记录探针分子脱附与温度变化的曲线。
TPD-酸性测定方法
NH3-TPD酸量测定NH3-TPD酸量测定原理当碱性气体分子接触固体催化剂时，除发生气－固物理吸附外，还会发生化学吸附。
吸附作用首先从从催化剂的强酸位开始，逐步向弱酸位发展，而脱附则正好与此相反，弱酸位上的碱性气体分子脱附的温度低于强酸位上的碱性气体分子脱附的温度，因此对于某一给定催化剂，可以选择合适的碱性气体，利用各种测量气体吸附、脱附的实验技术测量催化剂的强度和酸度。
其中比较常用的是程序升温脱附法。
程序升温脱附法（Temperature Programmed Desorption，TPD）就是把预先吸附了某种气体分子的催化剂，在程序加热升温下，通过稳定流速的气体（通常利用惰性气体，如He气），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，经过数个脱附峰后，脱附完毕。
通过测定脱附出来的碱性气体的量，从而得到催化剂的总酸量。
通过计算各脱附峰面积含量，可得到各种酸位的酸量。
NH3-TPD酸量测定方法采用色谱热导检测器，NH3为吸附质，He为载气，对分子筛样品的酸量及其分布进行测量。
具体条件如下：监测器温度为80℃，热丝温度100℃，桥电流温度108℃，催化剂颗粒度40～80目，装填量0.2000g。
催化剂在流速为40ml/minHe气的吹扫下，以10℃/min升温速度升至500℃，恒温吹扫2h，而后冷却降温至120℃，在120℃吸附NH30.5h，NH3气体流速为20ml/min。
切换He吹扫，流速为40ml/min，至热导监测器（TCD）基线平稳。
在流速为40ml/minHe气流中进行程序升温脱附，从120℃以15℃/min的升温速度升至800℃。
脱附出来的NH3用0.01mol/l的HCl溶液吸收，再用0.01mol/l的NaOH溶液反滴定，即得到总酸量。
记录谱图出峰情况得到NH3吸附－温度曲线，根据脱附峰的温度比较样品酸中心的强弱，由峰面积得到样品中不同强度酸中心的酸量。
TPD基本原理及流程图示
NH3/CO2-TPD：基本原理及流程图示程序升温（Temperature Programmed）技术是多相催化领域常用的一种表征手段，主要包括程序升温还原/氧化（Temperature ProgrammedReduction/Oxidation， TPR/TPO），程序升温脱附（Temperature Programmed Desorption， TPD）和程序升温表面反应（Temperature Programmed Surface Reaction，TPSR）。
所采取的基本实验方法是指在一定的氛围下，规律的改变环境温度，考察催化剂与各类探针分子的相互作用，从而得到所需要的信息。
将Temperature Programmed说成是程序变温实际更加妥当，然而在实际的实验操作中，程序降温过程并不容易实现，有文献在电热炉上加装风扇，通过调节风扇的转速来实现程序降温。
下面简单说一下NH3/CO2-TPD：1、TPD理论基础NH3/CO2-TPD是实验室中简单表征催化剂酸碱性最常用最方便的方法。
其理论基础在于“吸附热”三个字，就吸附而言，根据探针分子和催化剂（吸附剂）作用方式的不同，可以分为物理吸附和化学吸附，物理吸附中探针分子至于催化剂发生简单的物理作用，相互作用力较弱；而化学吸附顾名思义，指探针分子和催化剂之间发生化学作用，生成作用力较强的化学键。
一般而言，物理吸附和化学吸附都是放热的过程，以探针分子和催化剂为体系考虑时，总的能量是降低，因此吸附的逆过程：脱附则是一个能量升高的过程，需要外部供给一定的能量才能够实现，在TPD的测试中，这种能量就是以热能的形式供给，即通过电热炉加热使已吸附了探针分子的催化剂发生脱附。
2、TPD实验方法基于以上原理，TOD实验主要包括以下主要步骤：催化剂表面净化（这一点在以TCD为检测器的时候尤为重要）、一定条件下探针分子的吸附、程序升温脱附，同时记录探针分子脱附与温度变化的曲线。
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。
程序升温脱附 TPD
程序升温脱附 TPD程序升温脱附（Thermal Programmed Desorption，TPD）是一种常用的表征方法，用于研究各种材料中的吸附、物理吸附和化学吸附等表面现象。
TPD实验通常使用温度程序升温的方式，将待测物质蒸发或者解离出来，观察并分析脱附曲线，从而得到有关样品表面的信息。
实验步骤1、进样将待测样品进入实验装置中，并进行预处理。
鉴于TPD采用温度变化的方式，为了避免与待测物质干扰，通常在高温条件下加热，推荐使用氢气和氦气的气氛来预处理样品，以保证样品表面得到清洁。
2、设定实验条件为了使实验结果更加准确，需要在实验前设定恰当的实验条件。
每种样品的适宜实验条件会略有不同。
比如，要考虑实验设备的温度范围，在温度变化的过程中不同的离解峰（desorption peak）可能会重叠，真实的曲线形状也可能会受到干扰。
在设定实验条件时，还需要根据样品的特性来考虑如何入样、加样，以及如何选择离子检测器。
3、加热过程在升温过程中，加热器的温度会逐渐上升，直到温度达到一定程度。
当温度升高到样品中有吸附物时，吸附物质会脱附出来。
通过检测脱附物的离开，实验者可以推断出样品表面上可能存在的影响物。
4、记录结果最后，将所有测量结果记录下来，以备后期使用。
通过分析TPD输出的曲线图，可以得到一些样品表面相关信息，比如吸附热、吸附性能、分级等特征。
输出结果需要经过处理，便于实验人员进行数据分析，以便绘制出关于样品的详细信息。
优点和局限TPD的优点是很明显的。
它可以大大提高表面分析的效率和准确度，帮助研究人员快速了解样品内部的某些基本物理和化学特性。
同时，它也是一种普遍适用的表征方法，不仅适用于吸附物质的研究，还广泛应用于氧化还原反应、表面析出、合成反应和催化等领域。
然而，TPD也存在着一些局限之处。
首先，它的使用过程比较复杂，需要实验者有一定的相关基础和实验操作技能。
其次，使用TPD进行表征实验时，样品的数量有一定的限制，因为它需要先进行处理，才能进行实验。
程序升温脱附
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(1）氨进料量（ml） (1）氨进料量（ml）0，加热速 ℃/min） 度β（℃/min）14.0; (2)氨进料量（ml） (2)氨进料量（ml）1，加热速 氨进料量 度β（℃/min）14.2; ℃/min） (3)氨进料量（ml）1.5， (3)氨进料量（ml）1.5，加热 氨进料量 速度β ℃/min） 速度β（℃/min）13.8; (4)氨进料量（ml） (4)氨进料量（ml）2，加热速 氨进料量 ℃/min） 度β（℃/min）13.3; (5)氨进料量（ml） (5)氨进料量（ml）4，加热速 氨进料量 ℃/min） 度β（℃/min）14.6;
检测
用气相色谱检测脱附气体浓度随温度的变化，得到TPD谱图 气相色谱检测脱附气体浓度随温度的变化，得到 检测脱附气体浓度 的变化 谱图
分析数据
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TPD过程中表面覆盖度、脱附速率、 过程中表面覆盖度、脱附速率、 过程中表面覆盖度 温度和时间的关系图
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程序升温峰图
随着温度升高脱附速率先升 高再减慢 T m 代表脱附速率最大时的 峰温 不同 Tm 下的峰代表不同的吸 附中心 峰面积代表脱附量大小
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二、吸附－脱附 吸附－
（1）注入一定量吸附质 NH ； 3 （2）以（15℃～20℃）/min速率的升温，控制 15℃ 20℃ /min速率的升温 速率的升温， 45ml/min进行脱附至结束 载气速度45ml/min进行脱附至结束， 载气速度45ml/min进行脱附至结束，得到程脱 谱; （3）由低到高逐渐改变吸附质进样量，重复上述步 由低到高逐渐改变吸附质进样量， 骤得到多组TPD谱图 谱图。 骤得到多组TPD谱图。
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碱性气体吸附－ 碱性气体吸附－脱附法分类
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碱性气体吸附－脱附法分类
重量法 静态容量法
量热法
带有程序升温 的热重法
热差法
带有程序升温 的色谱法
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程序升温脱附法原理
吸附
对待测催化剂进行脱气、还原等一系列预处理后进行饱和吸附
脱附
程序加热升温，吸附质变速脱附
检测
用气相色谱检测脱附气体浓度随温度的变化，得到TPD谱图
分析数据
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TPD过程中表面覆盖度、脱附速率、 温度和时间的关系图
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程序升温峰图
随着温度升高脱附速率先升 高再减慢 Tm 代表脱附速率最大时的 峰温 不同 Tm 下的峰代表不同的吸 附中心 峰面积代表脱附量大小
程序升温脱附峰图
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实验方法
预处理
吸附－脱附
分析数据
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一、预处理
（3）由低到高逐渐改变吸附质进样量，重复上述步 骤得到多组TPD谱图。
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三、分析数据
定性分析 （1）对比上述几组TPD谱，若仅出现一个峰，表明只有一 种吸附中心（酸/碱类型）。若出现两个或多个脱附峰， 表明有二个或多种吸附中心（酸/碱类型）。 （2）低温脱附峰（Tm＝25～200℃）相应于弱酸/碱中 心，中温峰（Tm＝200～400℃）相应于中等酸/碱中 心，高温峰（Tm＞400℃）相应于强酸/碱中心；
（1）80目左右待测样品准确称量0.1g； （2）250℃～500℃焙烧2h后装入样品管； （3）350℃He气吹扫1h； （4）冷却到120℃，恒温30分钟。
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二、吸附－脱附
（1）注入一定量吸附质 NH 3 ； （2）以（15℃～20℃）/min速率的升温，控制 载气速度45ml/min进行脱附至结束，得到程脱 谱;
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实验设备
设备名称：SP-2100A气 相色谱仪 制造厂商：北京北分瑞利 集团色谱仪器中心 价位：
（1）主机+FID+TCD+单填料进样 器+单毛细柱进样器＝44500元 （2）主机+FID+TCD+双毛细柱进 样器＝49200元
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主要内容
1
基本原理 实验方法
2
3
实验设备
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基本原理
碱性气体吸附－脱附法
碱性气体分子与固体催化剂表面接触时，除了发生气－ 固物理吸附外还会发生化学吸附，即碱性气态分子在催化 剂酸性部位的强吸附。此种吸附先从催化剂强酸部位开始， 逐步向弱酸部位发展，脱附过程与此相反。因此对于某一 给定催化剂，可以选用合适的碱性气体，利用各种测量气 体吸附、脱附的实验技术测量催化剂的酸强度和酸度。 酸强度由吸附热或脱附活化能表示。 酸度则由单位重量（或单位表面积）催化剂化学吸附碱 性分子的数量表示。
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(1）氨进料量（ml）0，加热速 度β （℃/min）14.0; (2)氨进料量（ml）1，加热速 度β （℃/min）14.2; (3)氨进料量（ml）1.5，加热 速度β （℃/min）13.8;
(4)氨进料量（ml）2，加热速 度β （℃/min）13.3;
(5)氨进料量（ml）4，加热速 度β （℃/min）14.6;
HZSM－5分子筛上NH3的TPD图谱
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定量分析 (1)在TPD相邻峰之间的交界处，分割程序脱附物，并以气相 色谱外标法测定每一脱附峰面积所代表的吸附质量。 (2)一般假定一个吸附中心吸附一个探针分子，根据每个脱附 峰含探针分子量可以算出每g催化剂上每类吸附的中心数， 即每类催化剂上每类酸的酸/碱部位数。