麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司
已認證
麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司
已認證
1
H+ Mordenite (SiO2/Al2O3:90/1)的酸性位表征:
AutoChem的脈沖化學吸附和TPD應用
前言
分子篩和其它催化劑的Br?nstead酸度是影響反應動力學的重要因素。因此,這些酸位點的表征非常重要,通常是參照氨化學吸附法測定催化劑酸度的標準試驗方法(ASTM D 4824)進行表征。此外,另一種表征方法則是使用丙胺對樣品進行脈沖化學吸附,隨后進行程序升溫脫附(TPD)并連用質譜儀檢測丙烯的方式進行分析(見圖1)。采用帶有蒸汽發生器選件的AutoChem化學吸附儀與質譜儀聯用可以進行該過程的完整表征分析。
圖1.胺與酸位點反應,通過類似霍夫曼消除反應分解成丙烯和氨
圖為 美國麥克儀器公司AutoChem系列化學吸附儀
實驗部分:
材料
本文中使用的催化劑為氫型絲光沸石H+ Mordenite (SiO2/Al2O3:90/1)。分別以異丙胺(> 99.5%GC)和丙胺(> 99.0%GC)作為試劑。丙烯(> 99%)也用于校正。
制備
絲光沸石(mordenite zeolite)可以帶有不同的陽離子,包括NH4+和H+。這些陽離子可通過升溫轉變為H+。樣品首先在惰氣氣氛中以10℃/ min的速率加熱至500℃進行活化,然后降溫至分析溫度200℃。
分析
絲光沸石活化后即進行脈沖化學吸附。在此步驟中,采用惰性氣體氦氣,通過流經一個5cm3的loop環向樣品中注入10次丙胺蒸汽,以確保樣品吸附飽和。分析的最后一步是程序升溫脫附(TPD)。在這一步中,質譜儀開始掃描檢測產物丙烯信號。數據是在200°C到500°C的程序升溫期間采集得到。
結果分析:
數據
為了獲得定量數據,質譜儀必須通過采用高精度注射器刺穿墊圈注入已知體積Vcal的待檢測氣體(丙烯)來進行校準。質譜儀信號的峰面積可以通過AutoChem峰值編輯軟件得到。為了增加校正精度,可以進行多次注射直至峰面積相似為止。然后可以對這些峰面積取平均值,以給出實際氣體體積與質譜儀峰面積之間的轉換系數Vcal/Acal,從而計算出分子篩的酸度。圖2為此過程的示例。
圖2. 面積-體積校準過程中質譜儀信號的示例
圖3.AutoChem的熱導率數據
圖4.質譜儀峰值結果
此外,圖3和圖4表明,熱導檢測方法可檢測到化學吸附中殘留的胺和氨,而質譜儀檢測則已區分出丙烯信號,從而可以計算酸位點的濃度。對圖4中丙烯信號積分后可得峰面積Apms,酸位點濃度Nas可通過下式進行計算:
以下是由圖4中數據得到的計算值,濃度值的單位為酸位微摩爾/每克分子篩。
最新動態
更多