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催化剂表征技术:程序升温还原TPR

相关领域：催化剂程序升温还原

TPR技术在催化领域的应用主要是用于提供负载型金属催化剂在还原过程中金属氧化物之间或者

金属氧化物与载体之间相互作用的信息。

品池中加入大约1克样品进行实验。并使用三种不同的

加热速率将样品加热到1100K。

2升温速率对TPR的影响

TPR测试通常是将未还原的催化剂(通常是有负载或者

无负载的金属氧化物)与还原气体(通常是氢在惰性载

气(如氮气)中稀释)反应。随着温度的升高，氢气的浓

度不断发生变化并被记录下来。最后所得到的程序升温

度还原谱图体现了样品与氢或其他合适的还原性气体

(CO)反应的容易程度。

表2总结了峰位置对应的温度和加热速率。

图1是用5%HinN混合气处理的负载型镍催化剂的

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表2：峰值对应的温度和升温速率

TPR结果。曲线中的峰值代表最大反应速率，其温度

升温速率峰值温度

TPR

与还原过程的活化能有关。如果出现两个或两个以上分β（K-1）(TMAX)

离良好的峰，，表明样品中可能存在两个或两个以上不110874

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同的未还原相。

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1测试参数

有了不同温度下的TPR结果，我们使用Kissinger方程

所有实验均使用具有TPR功能的安东帕康塔Chem

用来计算催化剂样品的活化能。

BETPulsar仪器进行。该仪器有一个专门设计的石英

样品室池，并使用位于在样品床层的热电偶精确测量样其中，Kissinger方程如下：

品温度。通过集成的智能PID控制得到不同的加热速

。位于样品下游的TCD检测器监测惰性载流中反应气

体浓度的变化；专有的采集软件提供在线收集和数据处

；冷阱用于收集反应中产生的任何蒸汽。我们在石英样

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其参数释义如下：

Tmax=TPR中最高峰所在的温度

β=加热速率

K=常数

Ea=活化能

R=气体常数

图3为计算得到的Kissinger方程的曲线图。图中的斜

率是-8.6，乘以气体常数(R=8.314kJmol-1K-1)得到

Ni样品的活化能为72kJmol-1。

3TPR可提供的额外信息

升温速率的增加会使峰值对应的温度升高，但还有其他

因素会影响TPR结果。TPR的出峰可能会受到晶体空

隙的影响，即由于许多还原过程并不局限于表面层，也

可以发生在晶格当中。例如，由于还原率是相对于未反

应固体的面积进行比例计算的，烧结使得颗粒尺寸增加，

这将导致峰值温度向更高的值移动。在受成核控制的情

况下(例如，负载型氧化镍的还原)和受固溶体限制的情

况下(例如沸石中过渡金属离子的还原)，我们还需要考

虑其他因素。

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