ApplicationNote 146

H⁺Y型分子筛(SiO₂/Al₂O₃:60/1)的酸性位表征:

AutoChem的脉冲化学吸附和TPD应用

前言

分子筛和其它催化剂的Brønstead酸度是影响反应动力学的重要因素。因此，这些酸位点的表征非常重要，通常是参照氨化学吸附法测定催化剂酸度的标准试验方泔�/span>(ASTM D 4824)进行表征。此外，另一种表征方法则是使用丙胺对样品进行脉冲化学吸附，随后进行程序升温脱附（TPD）并连用质谱仪检测丙烯的方式进行分析（见国�/span>1）。采用带有蒸汽发生器选件皃�/span>AutoChem化学吸附仪与质谱仪联用可以进行该过程的完整表征分析、�/span>

�?.胺与酸位点反应，通过类似霍夫曼消除反应分解成丙烯和氨

实验部分９�/span>

材料

本文中使用的分子筛为H⁺Y(SiO₂/Al₂O₃:60/1)。分别以异丙胺（>99.5＄�/span>GC）和丙胺＇�/span>>99.0＄�/span>GC）作为试剂。丙烯（>99％）也用于校正、�/span>

制备

Y型分子筛可以带有不同的阳离子，包�?/span>NH₄⁺咋�/span>H⁺。这些阳离子可通过升温转变丹�/span>H⁺。样品首先在惰气气氛中以10�? min的速率加热臲�/span>500ℂ�span style="font-size: 18px; font-family: 宋体;">进行活化，然后降温至分析温度200ℂ�span style="font-size: 18px; font-family: 宋体;">、�/span>

分析

Y型分子筛活化后即进行脉冲化学吸附。在此步骤中，采用惰性气体氦气，通过流经一�?/span>5cm³皃�/span>loop环向样品中注�?/span>10次丙胺蒸汽，以确保样品吸附饱和。分析的最后一步是程序升温脱附＇�/span>TPD）。在这一步中，质谱仪开始扫描检测产物丙烯信号、�span style="font-size: 18px; background: white none repeat scroll 0% 0%;">数据是在200°C�?/span>500°C皃�/span>程序升温期间采集得到、�/span>

结果分析９�/span>

数据

为了获得定量数据，质谱仪必须通过采用高精度注射器刺穿垫圈注入已知体积V_cal的待检测气体（丙烯）来进行校准。质谱仪信号的峰面积可以通过AutoChem峰值编辑软件得到。为了增加校正精度，可以进行多次注射直至峰面积相似为止。然后可以对这些峰面积取平均值，以给出实际气体体积与质谱仪峰面积之间的转换系�?/span>V_cal/A_cal，从而计算出分子筛的酸度。图2为此过程的示例、�/span>

�?. 面积-体积校准过程中质谱仪信号的示侊�br/>

�?.AutoChem的热导率数据

�?.质谱仪峰值结枛�/span>

此外，图3和图4表明，热导检测方法可检测到化学吸附中残留的胺和氨，而质谱仪检测则已区分出丙烯信号＋�span style="font-size: 18px; background: white none repeat scroll 0% 0%;">从而可以计箖�/span>酸位点的浓度、�span style="font-size: 18px; background: white none repeat scroll 0% 0%;">对图4中丙烯信号积分后可得峰面�?/span>A_pms，酸位点浓度N_as可通过下式进行计算９�/span>

以下是由国�/span>4中数据得到的计算值，浓度值的单位为酸位微摩尔/每克分子筛、�/span>