一、全自动化学吸附仪实验前准备
气路检查与载气设置
确认实验所需气体(如Ar、H₂、N₂、O₂等)已正确连接至仪器气路,检查气瓶压力(通常N₂为0.6 MPa,其他气体为0.3 MPa)。
打开排气通风开关,确保实验环境安全。
开启仪器电源及软件(如ChemStar),预热30分钟使TCD检测器达到稳定温度(如100℃)。
样品制备
称量与装样:
在U型管粗端塞入石英棉并压实,确保样品高度不超过2cm且不接触热电偶。
使用纸槽或长颈漏斗将粉末样品(质量0.05-0.1g)加入U型管,记录空管质量(m₁)和装样后质量(m₂)。
样品要求:
粉末或颗粒状样品(粒度40-80目),充分干燥且不含S、卤素等腐蚀性成分。
块状或薄膜样品需确保气体分子可扩散至内部。
安装样品管
在样品管两端依次安装固定外套、密封卡套和O圈,确保无漏气风险。
将样品管垂直插入卡槽,拧紧卡套并关闭炉门,检查热电偶位置(高于加热炉1cm)。
二、设备操作流程
软件解锁与端口检查
输入密码(如“demo”或“altamira”)解锁主程序(AMI),检查各端口气体连接是否与实际一致。
气路检漏
开启Ar气(流量25cc),通过三通阀和六通阀使气流经过U型管。
在U型管顶端和热电偶紧固处涂抹肥皂水或使用检漏仪,确认无泄漏后关闭检漏气体。
实验程序编辑
新建方法:
点击“Experiment-Define”,通过添加Procedure(如Treatment、TPR、TPD)建立流程。
示例:TPR程序
预处理:Ar气氛下400℃吹扫1小时,降温至100℃。
还原阶段:切换至10% H₂-Ar混合气,以10℃/min升温至800℃。
调用模板:直接加载已有方法(如TPD_Program),根据实验需求修改参数(如升温速率、气体流量)。
参数设置与启动
在“Experiment-Schedule”中选择测试方法,设置数据保存路径(文件名需以“@”开头)。
输入样品质量,点击“Immediate Start”运行程序,仪器将自动完成升温、气体切换和数据采集。
三、关键实验步骤与注意事项
预处理与吸附
氧化处理(如需):O₂气氛下40-60mL/min流量升温氧化(温度和时间依样品而定)。
降温吹扫:切换至惰性气体(如Ar)吹扫至室温,去除物理吸附杂质。
程序升温实验
TPR(程序升温还原):
基线平稳后升起加热炉,记录H₂消耗量与温度关系曲线。
峰温代表还原中心温度,峰面积反映H₂消耗量。
TPD(程序升温脱附):
吸附气体(如NH₃、CO₂)至饱和后,惰性气体吹扫去除物理吸附部分。
程序升温脱附,通过峰温判断酸/碱中心强度,峰面积量化活性位数量。
安全操作规范
TCD保护:先通载气再打开TCD,结束后先关闭TCD再处理其他操作。
冷阱使用:低温实验(如H₂-TPR)需加冷阱防止水汽污染TCD。
气体切换:连续通入H₂和O₂时,中间必须用惰性气体吹扫以避免爆炸风险。
四、数据采集与处理
数据保存
实验结束后,保存原始数据文件(如.dfn格式),确保文件名包含样品信息及实验日期。
数据分析
打开数据分析软件(如AMI Analysis),导入数据文件并勾选TPD/TPO选项。
设置X轴为床层温度(Bed Temperature),调整缩放模式显示完整曲线。
通过峰编辑工具(Peak Editor)标记峰位、基线,计算峰面积和脱附能等参数。
结果解读
TPR案例:氧化铈负载稀土掺杂氧化镍催化剂的H₂-TPR曲线中,低温峰代表NiO还原,高温峰反映CeO₂还原,峰温偏移表明金属-载体相互作用增强。
TPD案例:NH₃-TPD曲线中,低温峰(<200℃)对应弱酸性位,高温峰(>400℃)对应强酸性位,峰面积比例反映酸性位分布。
五、全自动化学吸附仪实验后维护
设备清理
取下U型管,用洗涤灵、酒精或丙酮清洗,烘干备用。
清理实验台,关闭气瓶、仪器电源和软件。
记录填写
在实验记录本上登记样品信息、实验条件及异常情况,便于追溯与复现。