程序升温还原(TPR)原理
程序升温还原(TPR)法是程序升温分析法的一种。在TPR实验中，将一定量金属氧化物催化剂置于固定床反应器中，还原性气流(通常为含低浓度H2的H2/Ar或H2/N2混合气)以一定流速通过催化剂，同时让催化剂以一定速率线性升温，当温度达到某一数值时，催化剂上的氧化物开始被还原： MO(s)+H2(g) →M(s)+ H2O(g) ，由于还原气流速不变，故通过催化剂床层后H2浓度的变化与催化剂的还原速率成正比。用气相色谱热导检测器连续检测经过反应器后的气流中H2浓度的变化，并用记录仪记录H2浓度随温度的变化曲线，即得到催化剂的TPR谱，它是呈峰形曲线。图中每一个TPR峰一般代表着催化剂中1个可还原物种，其最大值所对应的温度称为峰温(TM),TM的高低反映了催化剂上氧化物种被还原的难易程度，峰形曲线下包含的面积大小正比于该氧化物种量的多少。TPR的研究对象为负载或非负载的金属或金属氧化物催化剂(对金属催化剂，需经氧化处理为金属氧化物)。通过TPR实验可获得金属价态变化、两种金属间的相互作用、金属氧化物与载体间相互作用、氧化物还原反应的活化能等信息。
实验二十一程序升温脱附技术研究固体表 面性能4
实验二十一程序升温技术研究固体表面性能 1.目的要求 (1) 掌握氧化还原方法研究固体表面性质的基本方法和原理。 (2) 掌握程序升温和微型催化色谱技术的一般操作和装置原理。 (3) 学习分析固体负载催化剂的负载量、多组分之间的相互作用。 2.实验原理 (1)程序升温还原技术简介 程序升温还原技术(简称TPR)，是在升温还原过程中，测定某些物理量的变化，以分析催化剂表面上可还原组分的量及分布的非常灵敏的方法[1]。它可以用于表征金属氧化物、金属、金属离子交换分子筛催化剂的表面状态。很多金属催化剂在制备过程中先被制成相应的金属氧化物，然后再还原成金属，故其氧化物的存在状态(如负载、不负载、分散度、是否与其它金属共存)就决定了金属的存在状态、TPR方法的基本原理就是将这些氧化型的催化剂放在含氢或其它还原性的气流中，按一定速率升高温度。催化剂中某些组分，依其还原能力的不同，在不同的温度下被还原。记录还原过程中变化着的信号，就可以得到催化剂表面状态的信息。最常用的方法是在一定的压力下，在恒定的H2／N2气流中，按一定速率升温度，用热导池记录升温过程中氢浓度的变化记录到的是在不同温度下的还原峰。如果知道还原反应的化学计量，还可以算出任何被还原组分的量。这 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢9
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢9 种氢浓度随温度升高而变化的函数关系，称为TPR 曲线还原峰，最高点所对应的温度称为TPR 峰温。 一种固体催化剂的制备或改进的成功与否，不仅决定其体相组成，往往更多地决定于其表面组成和活性中心的分布。因此，表征催化剂表面状态的方法具有特别的重要性。已有许多方法是可以用来表征催化剂的，如x 射线粉末衍射、电于显微镜、红外光谱、光电子能谱等等，但是这些方法往往不能提供反应条件下催化剂的完整可靠信息。 (2) 适用范围 金属氧化物与氢作用，可用下面的方程式表示 MO(s) + H 2 (g) M (s) + H 2O (g) 该反应得以进行，在热力学上必须满足： 0ln 22<+?=?H O H p p RT G G 由于大多数金屑氧化物还原过程的标准自由能?G o 小于零，故这些氧化物的还原在热力学上是可行的。 即使是?G o ＞o 的还原反应，在TPR 实验条件下，生成的水蒸气不断被带出反应区，使RTln(P H2O /P H2)值，从而抵消了正的?G o ，也仍然能够得到TPR 曲线，因此TPR 方法对含有金属氧化物的大多数固体材料都适用。 (3) 还原模式