We gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren. Door verder te bladeren op deze site, gaat u akkoord met ons gebruik van cookies. Meer informatie.
Dit artikel richt zich op de oppervlaktezuurgraad van oxidekatalysatoren en dragers (γ-Al2O3, CeO2, ZrO2, SiO2, TiO2, HZSM5 zeoliet) en de vergelijkende detectie van hun oppervlakken door meting van de temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptie (ATPD). ATPD is een betrouwbare en eenvoudige methode waarbij het oppervlak, na verzadigd te zijn met ammoniak bij lage temperatuur, een temperatuurverandering ondergaat, wat leidt tot desorptie van de meetmoleculen en een temperatuurverdeling.
Door kwantitatieve en/of kwalitatieve analyse van het desorptiepatroon kan informatie worden verkregen over de desorptie-/adsorptie-energie en de hoeveelheid ammoniak die aan het oppervlak wordt geadsorbeerd (ammoniakopname). Als basismolecuul kan ammoniak worden gebruikt als probe om de zuurgraad van een oppervlak te bepalen. Deze gegevens kunnen helpen bij het begrijpen van het katalytische gedrag van de monsters en zelfs bij het verfijnen van de synthese van nieuwe systemen. In plaats van een traditionele TCD-detector werd voor deze taak een quadrupoolmassaspectrometer (Hiden HPR-20 QIC) gebruikt, die via een verwarmde capillair met het testapparaat was verbonden.
Dankzij QMS kunnen we eenvoudig onderscheid maken tussen verschillende soorten die van het oppervlak zijn gedesorbeerd, zonder gebruik te maken van chemische of fysische filters en filters die de analyse negatief zouden kunnen beïnvloeden. Een correcte instelling van het ionisatiepotentiaal van het instrument helpt fragmentatie van de watermoleculen en de daaruit voortvloeiende interferentie met het m/z-signaal van ammoniak te voorkomen. De nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptiegegevens werden geanalyseerd met behulp van theoretische criteria en experimentele tests. Hierbij kwamen de effecten van de dataverzamelingsmethode, het draaggas, de deeltjesgrootte en de reactorgeometrie aan het licht, wat de flexibiliteit van de gebruikte methode aantoonde.
Alle bestudeerde materialen hebben complexe ATPD-modi die het bereik van 423-873K bestrijken, met uitzondering van cerium, dat afzonderlijke smalle desorptiepieken vertoont die wijzen op een uniforme lage zuurgraad. Kwantitatieve gegevens wijzen op verschillen in ammoniakopname tussen andere materialen en silica van meer dan een orde van grootte. Omdat de ATPD-verdeling van cerium een Gaussische curve volgt, ongeacht de oppervlaktebedekking en verwarmingssnelheid, wordt het gedrag van het bestudeerde materiaal beschreven als een lineariteit van vier Gaussische functies geassocieerd met een combinatie van matige, zwakke, sterke en zeer sterke locatiegroepen. Nadat alle gegevens waren verzameld, werd ATPD-modellering toegepast om informatie te verkrijgen over de adsorptie-energie van het probemolecuul als functie van elke desorptietemperatuur. De cumulatieve energieverdeling per locatie geeft de volgende zuurgraadwaarden aan op basis van gemiddelde energiewaarden (in kJ/mol) (bijv. oppervlaktebedekking θ = 0,5).
Als testreactie werd propeen onderworpen aan dehydratie van isopropanol om aanvullende informatie te verkrijgen over de functionaliteit van de onderzochte materialen. De verkregen resultaten kwamen overeen met eerdere ATPD-metingen wat betreft de sterkte en hoeveelheid zure locaties aan het oppervlak, en maakten het ook mogelijk om onderscheid te maken tussen Brønsted- en Lewiszuurlocaties.
Figuur 1. (Links) Deconvolutie van het ATPD-profiel met behulp van een Gauss-functie (de gele stippellijn geeft het gegenereerde profiel weer, de zwarte stippen zijn experimentele gegevens) (rechts) Energieverdelingsfunctie voor ammoniakdesorptie op verschillende locaties.
Roberto Di Cio Faculteit Ingenieurswetenschappen, Universiteit van Messina, Contrada Dee Dee, Sant'Agata, I-98166 Messina, Italië
Francesco Arena, Roberto Di Cio, Giuseppe Trunfio (2015) “Experimentele evaluatie van de temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptiemethode voor het onderzoeken van de zure eigenschappen van heterogene katalysatoroppervlakken” Applied Catalysis A: Review 503, 227-236
Analytics verbergen. (9 februari 2022). Experimentele evaluatie van de methode van temperatuurgeprogrammeerde desorptie van ammoniak om de zure eigenschappen van heterogene katalysatoroppervlakken te bestuderen. AZ. Geraadpleegd op 7 september 2023 via https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Verberg analyses. "Experimentele evaluatie van een temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptiemethode voor het bestuderen van de zure eigenschappen van heterogene katalysatoroppervlakken". AZ. 7 september 2023
Analytics verbergen. "Experimentele evaluatie van de temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptiemethode voor het bestuderen van de zure eigenschappen van heterogene katalysatoroppervlakken". AZ. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016. (Geraadpleegd op 7 september 2023).
Analytics verbergen. 2022. Experimentele evaluatie van een temperatuurgeprogrammeerde ammoniakdesorptiemethode voor het bestuderen van de zure eigenschappen van heterogene katalysatoroppervlakken. AZoM, geraadpleegd op 7 september 2023, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Plaatsingstijd: 07-09-2023
