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麦克化学吸附H+Y型分子筛的酸性位表征

来源:未知  发布时间:2019-08-14 00:00  点击量:

H Y型分子筛(SiO2/Al2O3:60/1)的酸性位表征:

AutoChem的脉冲化学吸附和TPD应用

  前言

  分子筛和其它催化剂的Brønstead酸度是影响反应动力学的重要因素。因此,这些酸位点的表征非常重要,通常是参照氨化学吸附法测定催化剂酸度的标准试验方法(ASTM D 4824)进行表征。此外,另一种表征方法则是使用丙胺对样品进行脉冲化学吸附,随后进行程序升温脱附(TPD)并连用质谱仪检测丙烯的方式进行分析(见图1)。采用带有蒸汽发生器选件的AutoChem化学吸附仪与质谱仪联用可以进行该过程的完整表征分析。

图1.胺与酸位点反应,通过类似霍夫曼消除反应分解成丙烯和氨

  实验部分:

  材料

  本文中使用的分子筛为H Y(SiO2/Al2O3:60/1)。分别以异丙胺(>99.5%GC)和丙胺(>99.0%GC)作为试剂。丙烯(>99%)也用于校正。

  制备

  Y型分子筛可以带有不同的阳离子,包括NH4 和H 。这些阳离子可通过升温转变为H 。样品首先在惰气气氛中以10℃/ min的速率加热至500℃进行活化,然后降温至分析温度200℃。

  分析

  Y型分子筛活化后即进行脉冲化学吸附。在此步骤中,采用惰性气体氦气,通过流经一个5cm3的loop环向样品中注入10次丙胺蒸汽,以确保样品吸附饱和。分析的最后一步是程序升温脱附(TPD)。在这一步中,质谱仪开始扫描检测产物丙烯信号。数据是在200°C到500°C的程序升温期间采集得到。

  结果分析:

  数据

  为了获得定量数据,质谱仪必须通过采用高精度注射器刺穿垫圈注入已知体积Vcal的待检测气体(丙烯)来进行校准。质谱仪信号的峰面积可以通过AutoChem峰值编辑软件得到。为了增加校正精度,可以进行多次注射直至峰面积相似为止。然后可以对这些峰面积取平均值,以给出实际气体体积与质谱仪峰面积之间的转换系数Vcal/Acal,从而计算出分子筛的酸度。图2为此过程的示例。

图2. 面积-体积校准过程中质谱仪信号的示例

  图3.AutoChem的热导率数据

  图4.质谱仪峰值结果

  此外,图3和图4表明,热导检测方法可检测到化学吸附中残留的胺和氨,而质谱仪检测则已区分出丙烯信号,从而可以计算酸位点的浓度。对图4中丙烯信号积分后可得峰面积Apms,酸位点浓度Nas可通过下式进行计算:

  以下是由图4中数据得到的计算值,浓度值的单位为酸位微摩尔/每克分子筛。


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