程序升温还原
- 格式:ppt
- 大小:9.28 MB
- 文档页数:64
程序升温还原(TPR)反应步骤1.打开质谱,检查真空。
2.称量50mg催化剂,装入吸附炉石英反应管。
3.在O2/He气氛(40mL/min)下,以10o C/min速率从室温升到500o C 保温0.5h,然后冷却到室温。
4.切换为高纯N2(40mL/min)吹扫0.5h。
5.切换为H2/N2吹扫1.0h,流量30mL/min。
期间,设定质谱MCD 方法文件,在文件中加入温度信号的检测。
打开进样阀用设好MCD文件检测H2信号。
待H2信号稳定后,依据H2/N2标准气的百分含量,以N2/28为内标校准标准气以获取校正因子,依此重新设置MCD的校正矩阵。
准备测试。
6.在H2/N2气氛中,以10o C/min速率从室温升到750o C。
同时打开质谱进样阀,用设好MCD文件检测(选用“Temporary Save”和“Max=100%”以及不选用“Zero Gas Subtraction”)。
7.程序升温结束,保存MCD检测结果。
8.将时间、温度和浓度数据导出,将浓度值乘以94.99%后处理,用Origin作图,耗氢峰朝上。
9.质谱MCD定量方法1)建立标定文件打开Parset模块,调用Calibration// Gas SpecificSensitivity,建立标定文件,分别设定H2和N2的质量数2和28及其标准样的百分比含量 5.01%和94.99%,调用Option//Set Internal Standard选定N2/28内标,检测器选用Faraday,保存。
2)标定开阀,进H2/N2标准气,检测氢气信号。
待氢气信号稳定后,在Measure模块中调用Calibration//Gas Specific Sensitivity,开灯丝,选定设好的标定文件,进行标定,得到校正系数。
3)建立MCD方法文件打开Parset模块,调用Measure//MCD,建立MCD方法文件,设定H2/N2标准气的质量数2和28,已标定的校正系数会自动填入校正矩阵,检测器选用Faraday,保存。
原位氢升温程序还原技术分析金属氧化物催化剂1、研究内容氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂表征具有重要意义。
可用的仪器通常使用热导检测器(TCD)测量H2消耗量,该热导检测器受到产生的H2O分子的强烈影响。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所李昕欣研究员开发了一种基于集成谐振微悬臂的原位H2-TPR分析技术。
微悬臂的H2-TPR技术已成功地用于表征各种金属氧化物催化剂,具有优异的精度。
相关工作以“In Situ Hydrogen Temperature-Programmed Reduction Technology Based on the Integrated Microcantilever for Metal Oxide Catalyst Analysis”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。
2、研究要点要点1.与传统的微悬臂相比,该悬臂的自由端集成了一个微加热器,为加载的样品提供高达1000℃的均匀温度。
基于微悬臂的H2-TPR技术只需要20 ng的样品,通过读取其共振频移(Δf),自激共振并实时测量连续加热过程中的质量变化。
此外,质量分辨率优于1 pg。
要点2.与现有仪器相比,基于微悬臂的H2-TPR技术直接和原位测量还原反应引起的样品质量变化(Δm),而不使用H2消耗来间接表示还原过程,从而显著提高了表征精度。
由于反应产生的H2O分子不影响还原诱导的质量变化(即反应中涉及的分子数),因此可以直接从原位测量的Δm中获得TPR信息,不需要冷阱或非原位TCD。
要点3.基于微悬臂的TPR技术已成功地用于表征各种金属氧化物催化剂,如Co3O4、MnO2、V2O5和Ag2O。
不同粒度的三种CuO样品的原位TPR结果清楚地区分了它们的不同最高温度,揭示了催化剂的尺寸效应。
还可以将微悬臂置于低温试验室中,从而成功地对具有低还原温度的催化剂(如PdO)进行冷冻H2-TPR分析。
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。
h2-tpr催化剂表征原理H2-TPR是氢气程序升温还原(Hydrogen Temperature-Programmed Reduction)的缩写,是一种常用的催化剂表征技术。
该技术通过催化剂在升温过程中与氢气反应的能力来评估催化剂的活性和还原性能。
本文将简要介绍H2-TPR的原理,并提供一些相关参考内容,旨在帮助读者更深入了解这个技术。
H2-TPR的原理是基于氢气与催化剂表面吸附的相互作用。
在H2-TPR实验中,催化剂样品首先被加热至高温,使其表面上的各种氧化态物种发生热解分解反应。
而后,通过加入含有氢气的载气(例如氩气)使催化剂表面的还原反应发生。
具体过程如下:1. 升温阶段:催化剂样品以一定的升温速率(通常为10-20℃/min)升温至高温。
这个过程旨在热解分解催化剂表面上的氧化吸附物种,将其还原为相应的金属氧化态物种。
2. 还原阶段:在高温下,向载气中加入微量的氢气,同时监测系统中氢气的消耗情况。
催化剂表面的氧化态物种将与氢气发生反应,被还原为氧化物或金属。
3. 结果分析:根据监测到的氢气消耗情况(通常通过质谱仪或热导仪),可以绘制H2-TPR曲线。
曲线中的峰位和峰面积可用来评估催化剂的还原能力、活性中心的数量和还原温度等信息。
除了上述原理,下面是一些相关参考内容,供读者进一步学习和了解H2-TPR技术:1. 文章:Ojeda M, Mirodatos C. Determination of the reducibility of supported metals by hydrogen. Catalysis Today, 1996, 27(1):373-393.- 本文介绍了H2-TPR技术的原理和应用,重点讨论了如何通过H2-TPR曲线以及相关数据计算催化剂的还原能力。
2. 书籍:Hensen E J M, et al. Catalysis: Concepts and Green Applications. Wiley-VCH, 2008.- 该书的第10章中详细介绍了一系列催化剂表征技术,包括H2-TPR。
程序升温还原
程序升温是指将某个程序的版本或者升级到更高的版本。
还原是指将程序的版本或者升级恢复到之前的版本。
要进行程序升温还原,可以按照以下步骤进行操作:
1.备份:在进行任何版本变更之前,务必做好必要的备份工作,以防止意外情况发生。
2.了解程序:在进行升温还原之前,应该了解当前程序的版本和升级到的版本,以及两者之间的差异。
3.准备升级包或还原包:根据需要升温或还原的版本,准备好相应的升级包或还原包。
升级包是指将程序升级到更高版本所需的安装包或文件,而还原包则是将程序恢复到之前版本所需的安装包或文件。
4.执行升温还原操作:根据具体情况,选择执行升温或还原操作。
在执行升温操作时,将准备好的升级包应用到程序中。
在执行还原操作时,将准备好的还原包应用到程序中。
在操作过程中,根据具体指导或提示完成操作。
5.测试和验证:在升温还原操作完成后,应进行必要的测试和验证,以确保程序在新版本或还原版本下正常运行。
总结:程序升温还原是将程序升级到更高版本或者恢复到
之前版本的操作。
通过备份、了解程序、准备升级或还原包、执行操作和测试验证等步骤,可以进行程序升温还原
操作。
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H 2/N 2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 OH 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。
氢气程序升温还原氢气程序升温还原是指通过一系列的程序和步骤,将氢气加热至一定温度,使其发生还原反应的过程。
氢气作为一种重要的化学物质,在许多领域中都有着广泛的应用,其中之一就是在工业生产中的还原反应。
本文将介绍氢气程序升温还原的原理、应用以及相关的注意事项。
让我们了解一下氢气程序升温还原的原理。
氢气可以作为还原剂参与许多化学反应,其中最常见的就是与氧气反应形成水。
在还原反应中,氢气通常需要加热到一定温度,才能发生有效的反应。
这是因为在低温下,氢气的活性较低,无法与其他物质发生反应;而在高温下,氢气的活性会增加,反应速率也会加快。
因此,通过升温可以促进氢气的还原反应,提高反应效率。
那么氢气程序升温还原在哪些方面有应用呢?首先,氢气程序升温还原在冶金行业中有着重要的应用。
在冶炼过程中,许多金属的提取都需要通过还原反应实现。
而氢气作为一种优良的还原剂,可以在高温下与金属氧化物发生反应,将金属从氧化物中还原出来。
这种方法可以提高金属的纯度和产量,同时还可以减少环境污染。
氢气程序升温还原还可以用于化学合成中。
许多有机化合物的合成需要通过还原反应来实现。
氢气可以作为一种温和的还原剂,与有机化合物中的氧、氮等元素发生反应,将其还原为较低氧化态的物质。
这种方法在药物合成、材料制备等领域中有着广泛的应用。
当进行氢气程序升温还原时,需要注意一些事项。
首先,由于氢气具有易燃易爆的特性,必须保证操作环境的安全性。
应在通风良好的地方进行操作,并严格控制氢气的浓度和压力。
其次,升温过程中需要控制温度的均匀性,避免温度梯度过大导致反应不均。
同时,还需要根据具体的反应条件来选择合适的升温速率和温度范围,以保证反应的有效进行。
总的来说,氢气程序升温还原是一种重要的化学反应方法,具有广泛的应用前景。
通过升温可以提高氢气的活性,促进还原反应的进行。
在冶金、化学合成等领域中,氢气程序升温还原可以实现金属的提取和有机化合物的合成,具有重要的经济和环境效益。
Application NoteAutoChem 仪器的程序升温还原120程序升温还原(temperature-programmed reduction,TPR)是金属氧化物,混合 金属氧化物和分散于载体上金属氧化物的表征的重要工具。
TPR 方法可获得氧化物 表面还原性的定量信息和还原表面的多相性信息。
TPR 使用还原性气体混合物(通常为 3%到 17%的氢气和氩气或者氮气混合) 通过样品。
热导检测器(thermal conductivity detector, TCD)检测气流的热导变化, TCD 信号转换成活性气体的浓度。
浓度和时间(或温度)的积分面积可得总的气体 消耗量。
MxOy + yH2 xM + yH2O MxOy为金属氧化物图 1 是该反应的 TPR 图,最高峰说明最大还原速率的温度。
图 1. 金属氧化物的 TPR 图。
A 为 TCD 输出信号与时间的关系,B 为以 10℃的升温速率从室温 升至 400℃的温度与时间的关系TPR 方法提供了催化剂表面重复性定性(有时定量)图,也对因促进剂或者金 属/载体作用引起的化学变化的高灵敏度。
由于生产中的偏差可造成不同的还原图, 因而 TPR 方法也适合不同催化剂物料质量控制。
图 2. 氧化银的 TPR 图图2是经过325筛的氧化银(AgO)的TPR图。
用AutoChem记录热导信号与温度关 系图,该反应为AgO + H2 Ag + H2O。
用两个不同的 AutoChem 对特定批次的氧化银进行 36 次分析。
平均 Tmax 和 H2 消耗量为:该反应标准情况下,氢气理论消耗量为 96.72cc。
这系列实验测得的 H2 实际消 耗量为理论值的 99.7%。
TPR 最终使样品的大部分发生还原,峰值表明金属氧化态的还原性。
图 2 中在 高于 Tmax 温度处出现了一个小宽峰,可归属为样品的部分体相氧化物的还原。
样品的颗粒尺寸是一个重要的实验变量,事实上,对于块状氧化物,Tmax 增加意味着颗粒 尺寸的增加。