Χρησιμοποιούμε cookies για να βελτιώσουμε την εμπειρία σας. Συνεχίζοντας την περιήγησή σας σε αυτόν τον ιστότοπο, συμφωνείτε με τη χρήση των cookies. Περισσότερες πληροφορίες.
Αυτό το άρθρο εστιάζει στις ιδιότητες οξύτητας της επιφάνειας των καταλυτών οξειδίων και των υποστρωμάτων (γ-Al2O3, CeO2, ZrO2, SiO2, TiO2, ζεόλιθος HZSM5) και στη συγκριτική ανίχνευση των επιφανειών τους μετρώντας την προγραμματισμένη ως προς τη θερμοκρασία εκρόφηση αμμωνίας (ATPD). Η ATPD είναι μια αξιόπιστη και απλή μέθοδος στην οποία η επιφάνεια, αφού κορεστεί με αμμωνία σε χαμηλή θερμοκρασία, υφίσταται μια μεταβολή θερμοκρασίας, η οποία οδηγεί σε εκρόφηση μορίων ανιχνευτή καθώς και σε κατανομή θερμοκρασίας.
Μέσω ποσοτικής ή/και ποιοτικής ανάλυσης του προτύπου εκρόφησης, μπορούν να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με την ενέργεια εκρόφησης/προσρόφησης και την ποσότητα αμμωνίας που προσροφάται στην επιφάνεια (πρόσληψη αμμωνίας). Ως βασικό μόριο, η αμμωνία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανιχνευτής για τον προσδιορισμό της οξύτητας μιας επιφάνειας. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση της καταλυτικής συμπεριφοράς των δειγμάτων και ακόμη και στη βελτίωση της σύνθεσης νέων συστημάτων. Αντί της χρήσης ενός παραδοσιακού ανιχνευτή TCD, στην εργασία χρησιμοποιήθηκε ένας τετραπολικός φασματόμετρος μάζας (Hiden HPR-20 QIC), συνδεδεμένος με τη συσκευή δοκιμής μέσω ενός θερμαινόμενου τριχοειδούς σωλήνα.
Η χρήση του QMS μας επιτρέπει να διακρίνουμε εύκολα μεταξύ διαφορετικών ειδών που εκροφώνται από την επιφάνεια χωρίς τη χρήση χημικών ή φυσικών φίλτρων και παγίδων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν αρνητικά την ανάλυση. Η σωστή ρύθμιση του δυναμικού ιονισμού του οργάνου βοηθά στην πρόληψη του κατακερματισμού των μορίων του νερού και της επακόλουθης παρεμβολής στο σήμα m/z αμμωνίας. Η ακρίβεια και η αξιοπιστία των δεδομένων εκρόφησης αμμωνίας που έχουν προγραμματιστεί με βάση τη θερμοκρασία αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας θεωρητικά κριτήρια και πειραματικές δοκιμές, επισημαίνοντας τις επιπτώσεις του τρόπου συλλογής δεδομένων, του αερίου φορέα, του μεγέθους των σωματιδίων και της γεωμετρίας του αντιδραστήρα, καταδεικνύοντας την ευελιξία της μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε.
Όλα τα υλικά που μελετήθηκαν έχουν σύνθετους τρόπους ATPD που εκτείνονται στην περιοχή 423-873K, με εξαίρεση το δημήτριο, το οποίο εμφανίζει επιλυμένες στενές κορυφές εκρόφησης, υποδεικνύοντας ομοιόμορφη χαμηλή οξύτητα. Τα ποσοτικά δεδομένα υποδεικνύουν διαφορές στην πρόσληψη αμμωνίας μεταξύ άλλων υλικών και πυριτίας κατά περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Δεδομένου ότι η κατανομή ATPD του δημητρίου ακολουθεί μια καμπύλη Gauss ανεξάρτητα από την κάλυψη της επιφάνειας και τον ρυθμό θέρμανσης, η συμπεριφορά του υπό μελέτη υλικού περιγράφεται ως γραμμικότητα τεσσάρων γκαουσιανών συναρτήσεων που σχετίζονται με έναν συνδυασμό μέτριων, ασθενών, ισχυρών και πολύ ισχυρών ομάδων θέσεων. Μόλις συλλέχθηκαν όλα τα δεδομένα, εφαρμόστηκε ανάλυση μοντελοποίησης ATPD για να βοηθήσει στην απόκτηση πληροφοριών σχετικά με την ενέργεια προσρόφησης του μορίου ανιχνευτή ως συνάρτηση κάθε θερμοκρασίας εκρόφησης. Η αθροιστική κατανομή ενέργειας ανά τοποθεσία υποδεικνύει τις ακόλουθες τιμές οξύτητας με βάση τις μέσες τιμές ενέργειας (σε kJ/mol) (π.χ. κάλυψη επιφάνειας θ = 0,5).
Ως αντίδραση ανιχνευτή, το προπένιο υποβλήθηκε σε αφυδάτωση ισοπροπανόλης για να ληφθούν πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργικότητα των υπό μελέτη υλικών. Τα αποτελέσματα που ελήφθησαν ήταν σύμφωνα με προηγούμενες μετρήσεις ATPD όσον αφορά την ισχύ και την αφθονία των επιφανειακών όξινων θέσεων, και επίσης κατέστησαν δυνατή τη διάκριση μεταξύ των όξινων θέσεων Brønsted και Lewis.
Σχήμα 1. (Αριστερά) Αποσυνέλιξη του προφίλ ATPD χρησιμοποιώντας μια Γκαουσιανή συνάρτηση (η κίτρινη διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει το δημιουργημένο προφίλ, οι μαύρες κουκκίδες είναι πειραματικά δεδομένα) (δεξιά) Συνάρτηση κατανομής ενέργειας εκρόφησης αμμωνίας σε διάφορες θέσεις.
Roberto Di Cio Faculty of Engineering, University of Messina, Contrada Dee Dee, Sant'Agata, I-98166 Messina, Italy
Francesco Arena, Roberto Di Cio, Giuseppe Trunfio (2015) “Πειραματική Αξιολόγηση της Μεθόδου Εκρόφησης Αμμωνίας με Προγραμματισμό Θερμοκρασίας για τη Διερεύνηση των Οξινικών Ιδιοτήτων Ετερογενών Επιφανειών Καταλύτη” Applied Catalysis A: Review 503, 227-236
Απόκρυψη αναλυτικών στοιχείων. (9 Φεβρουαρίου 2022). Πειραματική αξιολόγηση της μεθόδου προγραμματισμένης θερμοκρασίας εκρόφησης αμμωνίας για τη μελέτη των όξινων ιδιοτήτων ετερογενών επιφανειών καταλυτών. Αριζόνα. Ανακτήθηκε στις 7 Σεπτεμβρίου 2023 από https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Απόκρυψη αναλυτικών στοιχείων. «Πειραματική αξιολόγηση μιας μεθόδου εκρόφησης αμμωνίας προγραμματισμένης με βάση τη θερμοκρασία για τη μελέτη των ιδιοτήτων οξέος ετερογενών επιφανειών καταλύτη». AZ. 7 Σεπτεμβρίου 2023
Απόκρυψη αναλυτικών στοιχείων. «Πειραματική αξιολόγηση μεθόδου εκρόφησης αμμωνίας προγραμματισμένης με βάση τη θερμοκρασία για τη μελέτη των ιδιοτήτων οξέος ετερογενών επιφανειών καταλύτη». Αριζόνα. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016. (Πρόσβαση: 7 Σεπτεμβρίου 2023).
Απόκρυψη αναλυτικών στοιχείων. 2022. Πειραματική αξιολόγηση μιας μεθόδου εκρόφησης αμμωνίας με προγραμματισμένη θερμοκρασία για τη μελέτη των όξινων ιδιοτήτων ετερογενών επιφανειών καταλύτη. AZoM, πρόσβαση στις 7 Σεπτεμβρίου 2023, https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14016.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Σεπτεμβρίου 2023
