
麥克默瑞提克(上海)儀器有限公司

已認(rèn)證
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H + Y型分子篩(SiO2 / Al2O3:5.2 / 1)的酸位點表征
前言
分子篩和其它催化劑的Br?nstead酸度是影響反應(yīng)動力學(xué)的重要因素,。因此,這些酸位點的表征非常重要,,通常參照氨化學(xué)吸附法測定催化劑酸度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法(ASTM D 4824)進(jìn)行,。另一種表征方法則是使用丙胺對樣品進(jìn)行脈沖化學(xué)吸附,然后進(jìn)行程序升溫脫附(TPD)并連用質(zhì)譜儀檢測丙烯的方式進(jìn)行分析(見圖1),。采用帶有蒸汽發(fā)生器的AutoChem化學(xué)吸附儀與質(zhì)譜儀聯(lián)用可以進(jìn)行完整的表征分析,。
圖1.胺與酸位點反應(yīng),通過類似霍夫曼消除反應(yīng)分解成丙烯和氨,。
圖為美國麥克儀器公司AutoChem系列化學(xué)吸附儀
實驗部分:
材料
本文中使用的分子篩含有氫陽離子,,其硅鋁比為5.2:1。分別以異丙胺(> 99.5%GC)和丙胺(> 99.0%GC)作為試劑,。丙烯(> 99%)也用于校正,。
準(zhǔn)備
Y型分子篩樣品可含有多種陽離子,包括銨和氫,。這些化合物中的陽離子可通過線性升溫轉(zhuǎn)化為氫陽離子,。樣品首先在氦氣氣氛中以10℃/ min的速率加熱至500℃,,然后冷卻至分析溫度200℃,,以此來活化樣品,。
分析
Y分子篩活化后即進(jìn)行脈沖化學(xué)吸附。在此步驟中,,通過流經(jīng)一個5cm 3環(huán)的惰性氣體氦氣向樣品注入10次丙胺蒸汽(以確保樣品吸附飽和),。分析的最后一步是程序升溫脫附(TPD)。在分析的這一步驟中,,質(zhì)譜儀開始掃描檢測產(chǎn)物丙烯,。數(shù)據(jù)是在200°C到500°C的程序升溫期間收集得到。
結(jié)果分析
為了獲得定量數(shù)據(jù),,必須通過采用高精度注射器刺穿墊圈注入已知體積Vcal的待檢測氣體(丙烯),,以此來校準(zhǔn)質(zhì)譜儀。質(zhì)譜儀信號的峰面積可以通過AutoChem峰值編輯軟件得到,。為了增加校正精度,,可以進(jìn)行多次注射直至峰面積相似為止。然后可以對這些峰面積取平均值,,以給出質(zhì)譜儀峰面積與實際氣體體積之間的轉(zhuǎn)換系數(shù),,從而計算出分子篩的酸度。圖2給出了此過程的示例,。
圖2. 面積-體積校準(zhǔn)過程中質(zhì)譜儀信號的示例,。
圖3.AutoChem的熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)。
圖4.質(zhì)譜儀峰值結(jié)果,。
此外,,圖3和4表明,熱導(dǎo)檢測方法包括化學(xué)吸附中殘留的胺和氨,,而質(zhì)譜儀檢測則區(qū)分出丙烯信號,,從而可以計算酸位點的濃度。通過對圖4中丙烯信號積分得到峰面積(APMS)后,,酸位點濃度Nas可計算如下:
以下是與圖4中數(shù)據(jù)相對應(yīng)的計算值,。濃度值表示為:每克分子篩的酸位點微摩爾數(shù)。
結(jié)論:
本文通過使用美國美國麥克儀器公司生產(chǎn)的,,配備蒸汽發(fā)生器選件的AutoChem系列化學(xué)吸附儀,,進(jìn)行了H+ZSM-5 (SiO2 / Al2O3:5.2 / 1) 的酸性位表征。采用的方法為丙胺的脈沖化學(xué)吸附,。實驗過程是首先使樣品吸附足量的丙胺,,之后在200-500℃的范圍內(nèi)進(jìn)行脫附。脫附過程中,,由與儀器連接的質(zhì)譜進(jìn)行尾氣分析,,通過質(zhì)譜得到的峰面積數(shù)據(jù)計算出H+ZSM-5 (SiO2/Al2O3:5.2 /1)酸性位點的密度值,。整個實驗過程為全自動進(jìn)行,峰面積數(shù)據(jù)由AutoChem系列化學(xué)吸附儀配備的Peak Edit軟件計算得出,。
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