水蒸气处理对NH3-TPD的影响

介绍

氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）通常用于评价固体酸催化剂（如沸石）的酸度（酸量，酸强度[吸附热]）。在许多情况下，TPD谱中有两个峰值， l峰（低温）和 h峰（高温）。

l峰来自氨分子，氨分子通过氢键吸附在酸性位点上形成NH₄ +阳离子上，并且不能用来指示酸性。然而，对于酸度较弱的分子筛，如Y型分子筛，l峰和h峰会发生重叠，难以评价酸度。

本报告描述了使用水蒸汽处理进行NH₃-TPD测量程序和注意事项，该方法被认为可有效消除l峰。  

实验

1. 测量原理

探针分子（氨气）吸附到样品上直至达到平衡后，样品的温度在载气流中不断升高，并测量脱附的探针分子。

但是，由于分子筛在孔隙中吸附了水，因此在测量TPD时，检测器需要分别检测水和氨。此外，由于水蒸气是在高温下引入的，因此该方法不适用于一些性质受水蒸气改变的样品。

在本报告中，（BELMASS）Q-mass（四极杆质谱仪）用于检测脱附下的质量数为16的氨。不使用质量数17的谱峰，因为峰值在17处会受到脱附水的影响。 

2. 在标准条件下对NH₃-TPD参考样品进行测量

在以下条件下进行NH₃-TPD测量。

3. 水蒸气处理后测试NH₃-TPD标准样品

在以下条件下进行NH₃-TPD测量。

结果与讨论

在NH₃-TPD测定固体酸催化剂如分子筛时， 探索了水蒸汽处理以去除l峰。在l峰和h峰重叠的情况下，它会更有效。

根据参考文献1），对于蒸汽处理，通过样品池重复抽真空和引入蒸汽，进行蒸汽处理。然而，催化剂分析仪[BELCAT II]是一种常压动态流动法设备，因此通过鼓泡法用惰性气体在常压下通入饱和的水蒸气。

实验结果表明，蒸汽处理几乎完全消除了l峰，h峰形状几乎未改变，表明NH₃-TPD测量中的蒸汽处理对于消除l峰和详细测试h峰非常有效。

要使用 [BELCAT II] 进行 NH₃-TPD 测量，需要蒸汽附件和 四极杆质谱仪 [BELMASS II]。 

作者：Shogo TAWADA博士

1）H.Igi，N.Katada和M.Niwa，Proc.12th International。分子筛。第2643页（1999年）