ตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาและซีโอไลต์

เราใช้คุกกี้เพื่อปรับปรุงประสบการณ์การใช้งานของคุณ การเรียกดูเว็บไซต์นี้ต่อไปแสดงว่าคุณยอมรับการใช้คุกกี้ของเรา ข้อมูลเพิ่มเติม
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวรองรับออกไซด์ (γ-Al2O3, CeO2, ZrO2, SiO2, TiO2, ซีโอไลต์ HZSM5) และการตรวจสอบเปรียบเทียบพื้นผิวของพวกมันโดยการวัดการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิ (ATPD) ATPD เป็นวิธีการที่เชื่อถือได้และง่าย ซึ่งพื้นผิวหลังจากอิ่มตัวด้วยแอมโมเนียที่อุณหภูมิต่ำ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ทำให้เกิดการดูดซับโมเลกุลตัวอย่างและเกิดการกระจายตัวของอุณหภูมิ
โดยการวิเคราะห์เชิงปริมาณและ/หรือเชิงคุณภาพของรูปแบบการดูดซับ/คายประจุ สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับพลังงานของการดูดซับ/คายประจุ และปริมาณแอมโมเนียที่ถูกดูดซับบนพื้นผิว (การดูดซับแอมโมเนีย) ได้ เนื่องจากแอมโมเนียเป็นโมเลกุลพื้นฐาน จึงสามารถใช้เป็นตัวตรวจสอบเพื่อกำหนดความเป็นกรดของพื้นผิวได้ ข้อมูลเหล่านี้สามารถช่วยให้เข้าใจพฤติกรรมเร่งปฏิกิริยาของตัวอย่าง และยังช่วยปรับแต่งการสังเคราะห์ระบบใหม่ๆ ได้อีกด้วย แทนที่จะใช้เครื่องตรวจจับ TCD แบบดั้งเดิม ในงานนี้ใช้เครื่องสเปกโทรเมตรมวลควอดรูโพล (Hiden HPR-20 QIC) ซึ่งเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ทดสอบผ่านท่อแคปิลลารีที่ให้ความร้อน
การใช้ QMS ช่วยให้เราสามารถแยกแยะชนิดของสารที่ระเหยออกจากพื้นผิวได้อย่างง่ายดาย โดยไม่ต้องใช้ตัวกรองหรือกับดักทางเคมีหรือทางกายภาพใดๆ ที่อาจส่งผลเสียต่อการวิเคราะห์ การตั้งค่าศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนของเครื่องมืออย่างเหมาะสมจะช่วยป้องกันการแตกตัวของโมเลกุลน้ำและการรบกวนที่เกิดขึ้นกับสัญญาณ m/z ของแอมโมเนีย ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของข้อมูลการระเหยของแอมโมเนียที่ควบคุมอุณหภูมิได้ถูกวิเคราะห์โดยใช้เกณฑ์ทางทฤษฎีและการทดสอบเชิงทดลอง โดยเน้นถึงผลกระทบของโหมดการเก็บข้อมูล ก๊าซพาหะ ขนาดอนุภาค และรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของวิธีการที่ใช้
วัสดุทั้งหมดที่ศึกษามีโหมด ATPD ที่ซับซ้อนครอบคลุมช่วง 423-873K ยกเว้นซีเรียมซึ่งแสดงยอดการดูดซับที่แคบและชัดเจน บ่งชี้ถึงความเป็นกรดต่ำที่สม่ำเสมอ ข้อมูลเชิงปริมาณบ่งชี้ถึงความแตกต่างในการดูดซับแอมโมเนียระหว่างวัสดุอื่นๆ และซิลิกามากกว่าหนึ่งอันดับ เนื่องจากรูปแบบการกระจาย ATPD ของซีเรียมเป็นไปตามเส้นโค้งเกาส์เซียนโดยไม่คำนึงถึงการปกคลุมพื้นผิวและอัตราการให้ความร้อน พฤติกรรมของวัสดุที่กำลังศึกษาจึงอธิบายได้ว่าเป็นความเป็นเส้นตรงของฟังก์ชันเกาส์เซียนสี่ฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับการรวมกันของกลุ่มไซต์ระดับปานกลาง อ่อน แรง และแรงมาก เมื่อรวบรวมข้อมูลทั้งหมดแล้ว การวิเคราะห์แบบจำลอง ATPD ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับพลังงานการดูดซับของโมเลกุลตัวอย่างเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิการดูดซับแต่ละค่า การกระจายพลังงานสะสมตามตำแหน่งบ่งชี้ค่าความเป็นกรดต่อไปนี้โดยอิงจากค่าพลังงานเฉลี่ย (ใน kJ/mol) (เช่น การปกคลุมพื้นผิว θ = 0.5)
เพื่อเป็นการทดสอบปฏิกิริยา โพรพีนถูกนำไปทำปฏิกิริยากับไอโซโพรพานอลโดยวิธีกำจัดน้ำ เพื่อให้ได้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุที่กำลังศึกษา ผลลัพธ์ที่ได้สอดคล้องกับการวัด ATPD ครั้งก่อนในแง่ของความแรงและความอุดมสมบูรณ์ของกรดบนพื้นผิว และยังทำให้สามารถแยกแยะระหว่างกรดบรอนสเตดและกรดลูอิสได้อีกด้วย
รูปที่ 1. (ซ้าย) การแยกองค์ประกอบของโปรไฟล์ ATPD โดยใช้ฟังก์ชันเกาส์เซียน (เส้นประสีเหลืองแสดงถึงโปรไฟล์ที่สร้างขึ้น จุดสีดำคือข้อมูลจากการทดลอง) (ขวา) ฟังก์ชันการกระจายพลังงานการดูดซับแอมโมเนียที่ตำแหน่งต่างๆ
Roberto Di Cio คณะวิศวกรรมศาสตร์, University of Messina, Contrada Dee Dee, Sant'Agata, I-98166 Messina, Italy
Francesco Arena, Roberto Di Cio, Giuseppe Trunfio (2015) “การประเมินเชิงทดลองของวิธีการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน” Applied Catalysis A: Review 503, 227-236
ซ่อนการวิเคราะห์ (9 กุมภาพันธ์ 2022) การประเมินเชิงทดลองของวิธีการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อศึกษาคุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน AZ สืบค้นเมื่อ 7 กันยายน 2023 จาก https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016
ซ่อนข้อมูลวิเคราะห์ “การประเมินเชิงทดลองของวิธีการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อศึกษาคุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน” AZ. 7 กันยายน 2023 .
ซ่อนข้อมูลวิเคราะห์ “การประเมินเชิงทดลองของวิธีการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อศึกษาคุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน” AZ. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016. (เข้าถึงเมื่อ: 7 กันยายน 2023)
ซ่อนข้อมูลวิเคราะห์ 2022 การประเมินเชิงทดลองของวิธีการดูดซับแอมโมเนียแบบควบคุมอุณหภูมิเพื่อศึกษาคุณสมบัติความเป็นกรดของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน AZoM เข้าถึงเมื่อ 7 กันยายน 2023 https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016