Исследование свойств катализаторов методом химической адсорбции

Катализаторы являются практически единственным решением многих проблем не только из области химической промышленности и химических процессов, но и из повседневной жизни (например, загрязнение окружающей среды).

Определение характеристик активированных твердых веществ, таких как катализаторы, или кислотных/щелочных материалов, таких как цеолиты, можно легко выполнить при помощи химически активных газов.

Результатом такого исследования становится следующая информация:

• Площадь поверхности активных центров
• Степень дисперсности
• Различие сильных/слабых газоадсорбционных взаимодействий
• Кислотные/основные свойства поверхности
• Изостерическая теплота адсорбции

Существуют различные процедуры выполнения вышеуказанной реакции: статический волюметрический, статический гравиметрический или проточные методы.

В волюметрическом методе образец перед анализом помещают в высокий вакуум. Далее аналитический измерительный прибор впрыскивает заданные дозы химически активного газа в держатель образца, затем измеряя равновесное давление, установившееся между образцом и газообразной фазой. Статический волюметрический к анализу, выражены в абсолютных величинах: температура, давление и мертвые объемы). Калибровка мертвого объема обычно определяется как "холостое измерение" и состоит в проведении эксперимента в тех же аналитических условиях, но с использованием инертного газа вместо химически активного. В связи с этим диапазон давлений необходимо выбрать так, чтобы завершить изотерму адсорбции, охватывающую монослой вступивших в реакцию молекул по всему образцу. Поэтому диапазон давлений зависит от природы катализатора/адсорбата и температуры, при которой проводится анализ. Большинство каталитических систем, проанализированных при комнатной температуре, продемонстрировало образование монослоя при равновесном давлении ниже 100 торр.

Преимущество статического метода заключается в том, что система катализатор/адсорбат достигает реальных условий равновесия. Более того, он позволяет количественно различать количество газа, прочно закрепившегося на активных центрах и слабо закрепившегося на подложке (рис. ниже).

В данном примере красными точками обозначено количество газа, закрепившегося на сильных активных центрах.

Задачу хемосорбционных измерений статическим волюметрическим методом решает газоадсорбционный порозиметр Surfer от Thermo Scientific с модулем хемосорбции.

Литература:

Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. — Новосибирск: Наука, 1999. — 470 с.