Käytämme evästeitä käyttökokemuksesi parantamiseksi. Jatkamalla sivuston selaamista hyväksyt evästeiden käytön. Lisätietoja.
Tämä artikkeli keskittyy oksidikatalyyttien ja -kantajien (γ-Al2O3, CeO2, ZrO2, SiO2, TiO2, HZSM5-zeoliitti) pinnan happamuuteen ja niiden pintojen vertailevaan havaitsemiseen mittaamalla lämpötilaohjelmoitua ammoniakkidesorptiota (ATPD). ATPD on luotettava ja yksinkertainen menetelmä, jossa pinta, ammoniakilla kyllästymisen jälkeen alhaisessa lämpötilassa, käy läpi lämpötilanmuutoksen, mikä johtaa koetinmolekyylien desorptioon sekä lämpötilajakaumaan.
Desorptiokuvion kvantitatiivisella ja/tai kvalitatiivisella analyysillä voidaan saada tietoa desorptio-/adsorptioenergiasta ja pinnalle adsorboittuneen ammoniakin määrästä (ammoniakin otto). Perusmolekyylinä ammoniakkia voidaan käyttää koettimena pinnan happamuuden määrittämiseen. Nämä tiedot voivat auttaa ymmärtämään näytteiden katalyyttistä käyttäytymistä ja jopa hienosäätämään uusien järjestelmien synteesiä. Perinteisen TCD-detektorin sijaan tehtävässä käytettiin kvadrupolimassaspektrometriä (Hiden HPR-20 QIC), joka oli kytketty testilaitteeseen lämmitetyn kapillaarin kautta.
QMS:n käyttö mahdollistaa pinnalta desorboituneiden eri lajien helpon erottamisen ilman kemiallisia tai fysikaalisia suodattimia ja loukkuja, jotka voisivat vaikuttaa haitallisesti analyysiin. Laitteen ionisaatiopotentiaalin oikea asetus auttaa estämään vesimolekyylien fragmentoitumista ja siitä johtuvaa häiriötä ammoniakin m/z-signaalin kanssa. Lämpötilaohjelmoitujen ammoniakin desorptiodatan tarkkuutta ja luotettavuutta analysoitiin teoreettisten kriteerien ja kokeellisten testien avulla, korostaen tiedonkeruutavan, kantajakaasun, hiukkaskoon ja reaktorigeometrian vaikutuksia ja osoittaen käytetyn menetelmän joustavuuden.
Kaikilla tutkituilla materiaaleilla on monimutkaisia ATPD-tiloja, jotka kattavat 423–873 K:n lämpötila-alueen, lukuun ottamatta ceriumia, jolla on erottuvat kapeat desorptiopiikit, jotka viittaavat tasaiseen alhaiseen happamuuteen. Kvantitatiiviset tiedot osoittavat ammoniakin ottokyvyn eroja muiden materiaalien ja piidioksidin välillä yli kertaluokan verran. Koska ceriumin ATPD-jakauma noudattaa Gaussin käyrää pinnan peittokyvystä ja lämmitysnopeudesta riippumatta, tutkittavan materiaalin käyttäytymistä kuvataan neljän Gaussin funktion lineaarisuutena, jotka liittyvät kohtalaisen, heikon, vahvan ja erittäin vahvan kohderyhmän yhdistelmään. Kun kaikki tiedot oli kerätty, ATPD-mallinnusanalyysiä sovellettiin auttamaan saamaan tietoa koetinmolekyylin adsorptioenergiasta kunkin desorptiolämpötilan funktiona. Kumulatiivinen energiajakauma sijainnin mukaan osoittaa seuraavat happamuuden arvot, jotka perustuvat keskimääräisiin energia-arvoihin (kJ/mol) (esim. pinnan peittokyky θ = 0,5).
Koetinreaktiona propeenille suoritettiin isopropanolin dehydraatio, jotta saatiin lisätietoja tutkittavien materiaalien toiminnallisuudesta. Saadut tulokset olivat yhdenmukaisia aiempien ATPD-mittausten kanssa pintahappokohtien voimakkuuden ja runsauden suhteen, ja ne mahdollistivat myös Brønsted- ja Lewis-happokohtien erottamisen toisistaan.
Kuva 1. (Vasen) ATPD-profiilin dekonvoluutio Gaussin funktion avulla (keltainen katkoviiva edustaa luotua profiilia, mustat pisteet ovat kokeellisia tietoja) (oikea) Ammoniakin desorptioenergian jakautumisfunktio eri kohdissa.
Roberto Di Cio Insinööritieteellinen tiedekunta, Messinan yliopisto, Contrada Dee Dee, Sant'Agata, I-98166 Messina, Italia
Francesco Arena, Roberto Di Cio, Giuseppe Trunfio (2015) ”Ammoniakin lämpötilaohjelmoidun desorptiomenetelmän kokeellinen arviointi heterogeenisten katalyyttipintojen happo-ominaisuuksien tutkimiseksi”, Applied Catalysis A: Review 503, 227-236
Piilota analytiikka. (9. helmikuuta 2022). Lämpötilaohjelmoidun ammoniakin desorptiomenetelmän kokeellinen arviointi katalyyttien heterogeenisten pintojen happo-ominaisuuksien tutkimiseksi. AZ. Haettu 7. syyskuuta 2023 osoitteesta https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Piilota analytiikka. ”Lämpötilaohjelmoidun ammoniakkidesorptiomenetelmän kokeellinen arviointi heterogeenisten katalyyttipintojen happo-ominaisuuksien tutkimiseksi”. AZ. 7. syyskuuta 2023
Piilota analytiikka. ”Lämpötilaohjelmoidun ammoniakkidesorptiomenetelmän kokeellinen arviointi heterogeenisten katalyyttipintojen happo-ominaisuuksien tutkimiseksi”. AZ. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016. (Luettu: 7. syyskuuta 2023).
Piilota analytiikka. 2022. Lämpötilaohjelmoidun ammoniakin desorptiomenetelmän kokeellinen arviointi heterogeenisten katalyyttipintojen happamien ominaisuuksien tutkimiseksi. AZoM, luettu 7. syyskuuta 2023, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Julkaisun aika: 07.09.2023
