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程序升温化学吸附分析仪（TPD/TPR/TPO）

发布时间: 2025-02-13 18:23

AutoChem1 II 2920；BelCata II, ...

已测试50次

收到样品后平均4.0- style="color:#fc916d;">9.9工作日完成

98.3%对测试结果满意

商品信息

程序升温化学吸附分析仪（TPD/TPR/TPO）

98.3%

满意度

仪器型号：

AutoChem1 II 2920；BelCata II, Japan；康塔CHEMBET等

预约次数：

50次

服务周期：

收到样品后平均4.0-9.9工作日

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项目简介

测试目的及应用场景

程序升温分析技术是一种动态的分析过程，当催化剂表面吸附某些吸附质时，在惰性气体保护下，以一定升温速率加热，可以检测流出气体的组成和浓度的变化以及表征催化剂表面化学性质的变化，统称为程序升温分析技术。根据预处理条件和气氛的不同，可以分为程序升温脱附（Temperature Programmed Desorption，TPD），程序升温还原（Temperature Programmed Reduction，TPR），程序升温氧化（Temperature Programmed Oxidization，TPO），程序升温表面反应（TPSR）以及脉冲吸附等。

TPD：主要用来研究催化剂表面吸附中心的类型和数量。

TPR：主要用来研究活性组分、助剂及载体之间的相互作用力；催化剂的还原性质；各种催化效应（氢溢流现象、协同效应及合金化效应等）；

TPO：主要活性金属比表面积以及催化剂失活和再生等；

脉冲：主要测金属的分散度情况。

测试原理

程序升温脱附（TPD）的基本原理：固体物质加热时，当吸附在固体表面的分子受热至能够克服逸出时所需要越过的能垒(通常称为脱附活化能)时，就产生脱附。由于不同吸附质与相同表面，或者相同的吸附质与表面上性质不同的吸附中心之间的结合能力的不同，脱附时所需要的能量也不同，因此，热脱附实验结果不但反映了吸附质与固体表面的结合能力，也反映了脱附发生的温度和表面覆盖度下的动力学行为。

程序升温还原（TPR）的基本原理：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。

程序升温氧化(TPO)的基本原理：是指在一定升温速率的条件下，通入氧化气体对催化剂表面物种进行氧化的过程，一般用于研究催化剂表面积碳生成机理的研究。在程序升温过程中气相中的O2在某温度时与碳物种发生反应，不同种类的碳在不同的温度段被氧化，由此可得到TPO图谱。

测试步骤

常规测试步骤如下所示（仅供参考）：

1、TPD:称取一定量的样品置于反应管中，以一定的升温速率从室温程序升温至 300℃干燥预处理。He 气流吹扫 1h，冷却至一定温度，通入混合气（比如 7%NH3/He ）30min 至饱和，切换 He 气流吹扫 60min 除去表面弱的物理吸附的气体，最后在He气氛下以一定的升温速率升至一定温度进行脱附，用TCD 检测脱除气体。

2、TPR:称取一定量的样品置于反应管中，Ar 气流条件下以一定的升温速率从室温升温至 300℃干燥预处理 60 min 后，冷却至 30℃（一般不需要调高）。在一定比例的气氛（比如10%H2/Ar）下以一定的升温速率升至具体测试温度，用TCD检测信号。

3、称取一定量的样品置于反应管中，以一定的升温速率从室温程序升温至一定温度干燥预处理，He 气流吹扫1h，冷却至一定温度，在一定比例的气氛（比如10%H2/Ar）下以一定的升温速率升至具体测试温度进行脱附，用TCD检测脱出气体。

样品要求

1. 一般为粉末或者颗粒状样品（粉末40-80目即可，不要太细），样品质量100-200mg；对于密度比较小的样品，尽量制成颗粒，否则容易导致样品在管内堆积严重，气流不稳，造成信号波动；

2. 块状、薄膜样品气体分子一般不宜扩散到样品里面；

3. 样品需要充分干燥，同时提供样品具体成分，样品在整个过程必须稳定，在测试过程中不与坩埚反应，在测试温度范围内不发生分解，样品本身升温过程中不能分解或产生其他气体；若没有测试过热重数据，可在送样前自行在测试最高温度下焙烧处理，保证样品稳定；

4. C材料、C3N4 、MOF等材料或制备温度低于测试温度，需要提供TG；酸根，含S 、 F 、 Cl 5%以下可以测，磺酸基团不行；碱性较强的材料，K2O 、 Na2CO3 、 NaOH等，会腐蚀石英管反应器，此类材料无法测试；有机物/有机质样品在惰性气氛下升温时易分解成黏糊糊的油状物，一般不接受此类样品

结果展示

1、测试结果中包括Excel原始数据和PDF谱图。（以实际收到的结果为准，不同仪器上传结果可能会存在差异）

2、以Co₃O₄粉末为例，H₂-TPR测试结果如下所示：

3、以ZSM-5粉末为例，NH₃-TPD测试结果如下所示：

常见问题

提问

1. 样品颗粒大小多少合适？

回答

样品粒度40-80目即可。颗粒不要太细，太细通入载气时容易被带出来，如果偏细测试一般需要塞石英棉。测完样品无法回收。

提问

2. 得到数据怎么是负值？

回答

负值只是检测器信号显示方式，数据重新处理下即可，纵坐标统一乘以-1

提问

3. TCD和质谱检测器有什么区别？

回答

1. TCD检测器：（Thermal conductivity detector)）

TCD检测器全称热导池检测器，是利用被测组分和载气的热导系数不同而响应的浓度型检测器。

基本原理：由于每种物质的导热能力不同（即散热能力不同），当某一物质的浓度发生变化时，导致热敏电阻阻值发生变化以及产生电流信号变化；记录电流信号变化即可反映气体组成变化情况。

TCD是热导检测器，不能区分气体，只要有信号都会出峰，如果样品分解产生气体(如CO、CO2)、吸附气体可能与样品在升温过程中相互反应、样品中存在金属，可能会出现催化分解吸附气体.

2、MS检测器：（Mass spectrum detector）

基本原理：使待测的样品分子气化，用具有一定能量的电子束（或具有一定能量的快速原子）轰击气态分子，使气态分子失去一个电子而成为带正电的分子离子。

分子离子还可能断裂成各种碎片离子。所有的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比（m/z）大小依次排列而得到谱图。

可见，当采用TCD检测器时，根据TCD工作原理，以下情况所获得数据可能存在与预期不符，需结合自己样品进行具体分析。

1）样品分解产生气体（如CO、CO₂）；

2）由于预处理温度不当，不能除去在空气中吸附的气体（如H₂O、CO₂等）；

3）吸附气体可能与样品在升温过程中相互反应（如H₂、CO对载体的还原）；

4）样品中存在金属，可能会出现催化分解吸附气体的情况（例如NH₃-TPD过程中，样品中含有Ru等贵金属就可能会催化NH₃分解）。如果存在以上情况，测试时有条件时可考虑质谱检测器。

对于脱附产物产生怀疑时，最好用MS来确认！

尽管质谱数据能够反应具体物质信息，但使用不当，也会造成错误解读： ①同一个物质会出现多种信号，如CO2可以出现44/28/32/16，但强度有差异且固定； ②同一个质荷比可能来自于不同物质，比如16可能来自H2O、NH3、CO、CH4、CO2、O2等；例如氧化物的NH3的脱附发生在50-300区间，高温段的16或17都是其他物质的信号，需要综合分析。

总而言之用一句话概括：TCD没法区分气体，只有有变化都会出峰；MS可以检测指定的小分子。

提问

4. 在TPD测试中，定量分析得到的脱附量单位可能为cm3/g或者mmol/g，它们之间怎么换算？

回答

1mmol/g=22.4cm³/g

提问

5. 常见数据处理操作

回答

1. Origin：峰处理之基线的确定与扣除

2. Origin：峰处理之多峰寻找与分峰

3. Origin：求解曲线峰面积

提问

6. 预处理温度如何选择？

回答

一般样品会建议预处理温度200~500度左右，预处理的目的主要是为了去除样品表面吸附的水分与其他杂质，在样品稳定的前提下可以酌情高一点，如果样品不耐高温，也建议预处理温度在100度以上，否则可能水分脱除不完全。

提问

7. 如何确认分子的质荷比

回答

登入https://webbook.nist.gov/chemistry/网站中查询

1）选择检索方式

2）输入分子式

例如 C₂H₄，勾选 Mass spectrum，点击 Search，即可产生结果（若对应多种物质，会要求进一步选择）。

3）得到C₂H₄在质谱中所可能出现的质荷比

我们可以看到乙烯可以在很多位置出峰，其中最强峰在m/z=28，次强峰在m/z=27。假如样品中没有其他物质在m/z=28的位置有重叠峰，那我们就可以直接参考m/z=28的数据作为乙烯的峰哦！

不过在使用MS检测器时需注意以下问题：

1）一个质荷比数有可能对应较多种物质或物质片段，例如m/z=28，可能是CO、N₂、C₂H₄或C₂H₆、或CO₂在质谱中的碎片；

2）一个物质也可能存在较多的质量数，例如NH₃会产生m/z=16和17、H₂O会产生m/z=18和17等等。

因此，采用MS检测器时也需要合理的选择质荷比（避开重叠的质荷比）以及气体组成（例如分析CO时，不能采用N₂为载气），并结合样品信息，进行理性分析和判断。

提问

8. 不同探针分子的优缺点

回答

提问

9. 样品分解了能不能测？

回答

材料存在分解原则上是不能采用TCD检测器进行测试，分解的信号会计入TCD检测器，TCD就会出峰，可以采用MS检测器，检测指定小分子，若样品产生腐蚀性气体（H2S，SO2，HCl等），以及高沸点液相物质，则测试温度不宜高于分解温度

提问

10. TPR倒峰

回答

在升温初始阶段会存在H2释放的过程，就是倒峰，这个与H2-TPD的过程类似，样品表面在走TCD基线时存在一定氢气吸附，随后在升温时候脱附出来，贵金属测TPR升温的起始温度尽可能的低一些(40度以下)

提问

11. 高温段出峰不完全（半个峰），不确定是分解峰还是脱附峰？

回答

高温阶段的峰往往与CO2或晶格氧有关。如果信号强度显著高，可能与分解有关。具体建议根据TG或使用质谱检测器确认。

提问

12. TPD的数据峰强弱跟哪些因素有关

回答

TPD信号的强弱与样品自身吸附位点数量和强度直接相关，其次样品量、升温速率和载气流速等都对实验结果有影响，但更多的材料自身性质有关。常规样品使用量50-100mg，若信号较弱，则需要增加数倍的使用量。

提问

13. 什么场景下需要定量数据

回答

1. NH3-TPD是酸量和CO2-TPD是碱量，需要酸碱量的情况下需要定量数据

2. 其他气氛需要对比吸附量的时候也需要定量数据

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