TPSR測試和TPR介紹

一、什么是程序升溫技術(shù)呢？

程序升溫（temperature programmed，TP）技術(shù)是材料以及多相催化領(lǐng)域常用的表征手段，包括程序升溫脫附（TPD）、程序升溫還原（TPR）、程序升溫氧化（TPO）以及程序升溫表面反應(yīng)（TPSR）等等。

對于程序升溫技術(shù)中不同測試對應(yīng)的研究方向主要是：

（1）TPD：主要用來研究催化劑表面吸附中心的類型和數(shù)量，常用的探針分子包括CO、CO₂、H₂、O₂、NH₃等；

（2）TPR：主要用來研究材料的活性組分、助劑及載體之間的相互作用力、催化劑的還原性質(zhì)以及各種催化效應(yīng)（氫溢流現(xiàn)象、協(xié)同效應(yīng)及合金化效應(yīng)等）；

（3）TPO：主要反映材料的活性金屬比表面積以及催化劑失活和再生等；

（4）脈沖：主要測試材料金屬的分散度情況。

二、TCD檢測器和MS檢測器的選擇

常規(guī)的程序升溫裝置都配置了TCD檢測器，但有些設(shè)備還附加配置了MS檢測器。大家在做程序升溫化學(xué)吸附的時候，一定會產(chǎn)生疑惑，如何正確地選擇TCD檢測器和MS檢測器呢？

要知道不合理的檢測器選擇，容易對獲得的結(jié)果產(chǎn)生錯誤的解讀，得出錯誤的結(jié)論。

對此，我們可以首先了解下什么是TCD檢測器，什么是MS檢測器。

1、TCD檢測器：（Thermal conductivity detector)）

TCD檢測器全稱熱導(dǎo)池檢測器，是利用被測組分和載氣的熱導(dǎo)系數(shù)不同而響應(yīng)的濃度型檢測器。

基本原理：由于每種物質(zhì)的導(dǎo)熱能力不同（即散熱能力不同），當某一物質(zhì)的濃度發(fā)生變化時，導(dǎo)致熱敏電阻阻值發(fā)生變化以及產(chǎn)生電流信號變化；記錄電流信號變化即可反映氣體組成變化情況。

2、MS檢測器：（Mass spectrum detector）

基本原理：使待測的樣品分子氣化，用具有一定能量的電子束（或具有一定能量的快速原子）轟擊氣態(tài)分子，使氣態(tài)分子失去一個電子而成為帶正電的分子離子。

分子離子還可能斷裂成各種碎片離子。所有的正離子在電場和磁場的綜合作用下按質(zhì)荷比（m/z）大小依次排列而得到譜圖。

可見，當采用TCD檢測器時，根據(jù)TCD工作原理，以下情況所獲得數(shù)據(jù)可能存在與預(yù)期不符，需結(jié)合自己樣品進行具體分析。

1）樣品分解產(chǎn)生氣體（如CO、CO₂）；

2）由于預(yù)處理溫度不當，不能除去在空氣中吸附的氣體（如H₂O、CO₂等）；

3）吸附氣體可能與樣品在升溫過程中相互反應(yīng)（如H₂、CO對載體的還原）；

4）樣品中存在金屬，可能會出現(xiàn)催化分解吸附氣體的情況（例如NH₃-TPD過程中，樣品中含有Ru等貴金屬就可能會催化NH₃分解）。如果存在以上情況，測試時有條件時可考慮質(zhì)譜檢測器。

對于脫附產(chǎn)物產(chǎn)生懷疑時，最好用MS來確認！

總而言之用一句話概括：TCD沒法區(qū)分氣體，只有有變化都會出峰；MS可以檢測指定的小分子。

三、如何確認分子的質(zhì)荷比

很多同學(xué)在選擇MS檢測器時候，其實并不知道如果準確選擇自己的質(zhì)荷比（帶電離子的質(zhì)量與所帶電荷之比值）?？梢杂靡韵路椒ú榈轿覀兊馁|(zhì)荷比：

登入https://webbook.nist.gov/chemistry/網(wǎng)站中查詢

1）選擇檢索方式

（2）輸入分子式

例如 C₂H₄，勾選 Mass spectrum，點擊 Search，即可產(chǎn)生結(jié)果（若對應(yīng)多種物質(zhì)，會要求進一步選擇）。

（3）得到C₂H₄在質(zhì)譜中所可能出現(xiàn)的質(zhì)荷比

我們可以看到乙烯可以在很多位置出峰，其中最強峰在m/z=28，次強峰在m/z=27。假如樣品中沒有其他物質(zhì)在m/z=28的位置有重疊峰，那我們就可以直接參考m/z=28的數(shù)據(jù)作為乙烯的峰哦！

不過在使用MS檢測器時需注意以下問題：

1）一個質(zhì)荷比數(shù)有可能對應(yīng)較多種物質(zhì)或物質(zhì)片段，例如m/z=28，可能是CO、N₂、C₂H₄或C₂H₆、或CO₂在質(zhì)譜中的碎片；

2）一個物質(zhì)也可能存在較多的質(zhì)量數(shù)，例如NH₃會產(chǎn)生m/z=16和17、H₂O會產(chǎn)生m/z=18和17等等。

因此，采用MS檢測器時也需要合理的選擇質(zhì)荷比（避開重疊的質(zhì)荷比）以及氣體組成（例如分析CO時，不能采用N₂為載氣），并結(jié)合樣品信息，進行理性分析和判斷。

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