程序升温脱附是在闪脱技术基础上发展起来的,即在惰性载气的流动下使样品升温速率保持均匀,检测脱附(分解)产物及其浓度随温度的变化。
原理:随温度升高,吸附在固体表面的分子受热至
能够克服逸出所需要越过的能垒(通常为脱
附或化能)即发生脱附。
具有较低脱附活化能(弱吸附)的吸附物先脱出,接着脱附活化能愈来愈高的吸附物逐步脱附。
脱附过程中,脱附物浓度随温度而变化的信息,用色谱技术记录,得到浓度-温度曲线,称TPD图。
由于不同吸附质与相同表面,或相同吸附质与表面上性质不同的吸附中心之间的结合能力不同,脱附时所需的能量也不同。因此,热脱附实验结果不但反应了吸附质与固体表面之间的结合能力,也反映了脱附发生温度和表面覆盖度下的动力学行为。
谱图中出现的峰值的大小、位置及其数目,反映出表面上各种吸附态及其数目,并可求脱附活化能Ed。
由TPD谱图可以得到信息:
峰位置:代表脱出物脱离固体表面(或分 解)所需要的能量,与脱出物种与表面的相互作用(或化学键强度)密切相关。
关联不同组成样品的TPD谱图,可以得到组成变化对表面与脱出物种相互作用的影响规律。
由此得到的结论可与TG/DTA结果进行对比,得到进一步的结论。
峰面积:表示脱出量相对大小,与 TG/DTA结果相互印证
根据峰面积及对应的峰温,可计算动力学参数,如脱附(分解)活化能、脱附(分解)级数。
由脱出动力学参数可以得到更有价值的信息
进一步定量处理TPD曲线, 可得探针分子的脱附活化能, 指前因子和脱附级数.
设时刻t时, 探针分子对催化剂表面活性中心的覆盖度为θ, 则探针分子的脱附速率可表示为:
-dθ/dt = kd * θn
由于是等速升温, T = T0 + β* t
因此有: β= dT/dt
- β* dθ/dT = kd * θn
- β* dθ/dT = γ* exp(-Ed/RT) * θn
(β-线性升温速率; T - t时刻体系的温度;γ-指前因子; Ed -脱附活化能; n -脱附级数)
取对数: lnβ+ln(-dθ/dT) = lnγ- Ed/RT + n * lnθ
对上式进行多元线性回归, 可计算得出γ, Ed 和n值.

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