화학 흡착 - Micromeritics의 화학 흡착 분석 기술에 소개

커버되는 토픽

소개
물리 분화 및 화학 흡착
촉매 작용에 화학 흡착의 관계
촉매의 평가를 위한 화학 흡착 기술 그리고 방법
표면 에너지
개요

소개

촉매는 소비재의 생산에서 환경 보호에 다양한 응용에서 이용됩니다. 촉매의 최적 디자인 그리고 능률적인 이용은 액티브한 물자의 지상 구조물과 표면 화학의 철저한 이해를 요구합니다. 화학 흡착 ("화학 흡착 ") 분석 기술은 디자인 및 생산 단계에 있는, 뿐 아니라 사용의 기간 후에 촉매 물자를 평가하게 필요한 정보의 다량을 제공합니다. 촉매 및 반응물 및 제품이 많은 양식의 일 수 있더라도, 이 약품 주소 통용되는 이질적인 촉매.

물리 분화 및 화학 흡착

고형물의 특유한 특성은 약한 표면 에너지 사이트의 배급입니다. 가스 또는 수증기 분자는 이 사이트에 행이게 될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 흡착 현상을 기술합니다. 표면에 의해 채택된 분자의 양은 고체의 온도, 압력, 표면 에너지 배급 및 표면을 포함하여 몇몇 조건 그리고 지상 특징에 달려 있습니다. 항온에 압력 대 흡착된 분자의 양의 작의는 흡착 등온선이라고 칭합니다.

물리 흡착 ("physissorpton ")는 상대적으로 약한 단단한 표면과 흡착된 것 - 신체적 매력 사이 밴 der Waal 상호 작용 군대의 결과입니다. 물리 흡착은 쉽게 반전합니다.

가스에 따라서 단단한, 흡착 현상은 또한 흡착된 것과 단단한 표면 - 화학 결합 사이 전자의 공유 귀착되고다. 이것은 화학 흡착이고 physisorption와는 다른, 화학 흡착은 반전하기 어렵습니다. 에너지의 중요한 양은 일반적으로 화학적으로 흡착된 분자를 제거할 것을 요구됩니다.

물리 흡착은 모든 표면에 온도와 압력 상태가 호의를 베풀면 이라는 조건으로 일어납니다. 화학 흡착은, 그러나, 특정 흡착제와 흡착력 있는 종 사이에서서만 단지 표면이 이전에 흡착된 분자의 정리되어야만 생기고. 적당한 조건 하에서, 물리 흡착은 다중 층을 형성하는 흡착된 분자 귀착될 수 있습니다. 화학 흡착은, 다른 한편으로는, 흡착력 있을 것 표면과서만의 직접적인 접촉을 만들 수 있을 한 진행합니다; 일반적으로 단 하나 층 프로세스 것 여겨집니다.

물리 흡착의 특성은 거의 모든 흡착된 분자가 흡착이 일어난 동일 온도에 철수에 의해 제거될 수 있다 입니다. 난방은 흡착되기 분자에 손쉽게 이용 가능한 흡착 사이트를 도주하게 필요한 에너지를 만들기 때문에 탈착을 가속합니다.

화학적으로 흡착된 분자는 표면에 강하게 바운스되고 필요한 그것과 비교된 상대적으로 대량 에너지의 유입 없이 물리적으로 바운스된 분자를 해방하게 도주할 수 없습니다. 이 에너지는 열에 의해 제공되고 수시로 아주 고열은 화학적으로 흡착된 분자의 표면을 정리할 것을 요구됩니다.

Physisorption는 통용 압력으로 흡착력 있는 것의 비등점의 가까이에 또는의 밑에 온도에서만 생겨 경향이 있습니다. 이것은 화학 흡착을 가진. 화학 흡착은 일반적으로 흡착력 있는 것의 비등점 훨씬 위 온도에 일어날 수 있습니다.

촉매 작용에 화학 흡착의 관계

촉매는 화학 반응의 비율에 영향을 미치는 물자입니다. 촉매는 다르게 생기지 않을 반응을 일으키는 원인이 될 수 없습니다; 그것은 서만 반응이 평형에 접근하는 비율을 증가할 수 있습니다. ` 액티브한' 금속의 표면은 화학 흡착 사이트로 구성됩니다. 지원한 촉매는 정밀하게 액티브한 금속의 곡물을 추방되는 지원 자료에 분할한 그들입니다. 지원의 표면에 있는 그 곡물은 흡착력 있는 것으로 반작용하게 유효합니다.

반응의 가속된 비율이 표면에 분자의 증가된 사격량 단순히 때문인 경우에, 촉매 작용은 반응물의 물리 흡착에서 유래할 수 있었습니다. 이것은 사실이 아닙니다; 화학 흡착은 그것을 화학 반응에 잘 받아들이는 하기 위하여 외관상으로는 반응물 (흡착된 분자)를 바꾸는 필수적인 단계, 입니다. 액티브한 표면 유대 중간물 형성에 대한 촉매 작용의 미결은 분석 기술이 촉매 작용의 연구 결과에서 아주 기본적이기 때문에 1가지의 이유 왜 화학 흡착입니다.

이질적인 촉매 반응 주기의 단계는:

  1. 촉매의 표면에 반응물의 유포 (수송)
  2. 화학 흡착된 종 중 반응물 표면 반응의 화학 흡착
  3. 촉매에서 제품의 해방
  4. 단계 1에 재생 허용할 것이다 촉매의 표면에서 제품의 유포 멀리

단계 1과 5의 효율성을 예상하는 것은 촉매 침대의 유공성, 촉매 물자의 촉매 monolith, 또는 개별적인 곡물을 성격을 나타내는 porosimetry 물리 흡착과 수은과 같은 분석 기술로 원조됩니다. 단계 2를, 3개 성격을 나타내서 및 4개는 화학 흡착 분석의 도메인입니다.

촉매의 평가를 위한 화학 흡착 기술 그리고 방법

화학 흡착 분석은 승진시키기와 사용의 촉매 활동의 강직 한동안 감시 결정하기 위하여에서 촉매의 상대적 효율성을 연구 결과 촉매 중독에 특정한 반응을 적용되고, 또는 사용될 수 있습니다. 등온선 화학 흡착 분석은 2개의 화학 흡착 기술로 능력을 발휘합니다: 아) 정체되는 부피 측정 화학 흡착 및 b) 동적인 (흐르는 가스) 화학 흡착. 부피 측정 기술은 필수적으로 장악 가까운 주위에서 1000년 C에 어떤 온도든지에를 위해 편리합니다 아주 저압에서 대기압에 화학 흡착 등온선의 고해상도 측정 o더 중대한.

펄스 화학 흡착, 흐르는 가스 기술은 주위 압력으로, 전형적으로 실행됩니다. 견본이 비활성 기체의 교류에서 정리된 후에, 반응물의 소량은 견본이 포화될 때까지 주사됩니다. 측정된 열 전도도 검출기는 (TCD) 각 주입에 액티브한 사이트에 의해 채택된 반응물 분자의 양을 결정하기 위하여 이용됩니다. 처음 주입은 완전히 화학 흡착될 수 있습니다; 포화에 포화를 표시하는 최신 주입의 아무도는 화학 흡착되지 않을 것입니다. 화학 흡착된 가스의 분자의 수는 액티브한 물자의 유효 표면적과 직접 관련있습니다.

반응의 화학량론의 지식과 결합된 견본의 그램 당 화학 흡착된 가스의 양 및 촉매의 정립 도중 지원 자료와 섞인 액티브한 금속의 양은 퍼센트 금속 분산이 산출되는 것을 허용합니다. 이것은 얼마나의일 능률적으로 비싼 액티브한 금속이 촉매 제품에서 채택되고 있는지 촉매의 성과 및 중요한 경제 측정의 중요한 표시기 수 있습니다.

온도 프로그램한 탈착 (TPD), 온도는 감소 (TPR)를 프로그램했습니다 온도 프로그램한 산화는 (TPO) 촉매를 성격을 나타내기를 위한 3개의 비 등온선 방법입니다. 온도 프로그램한 탈착은 전형적으로 진공, 실제적인 산업 응용에서 찾아낸 더 나은 시뮬레이트하는 조건을 채택하지 않습니다. TPD 분석에서는, 물자는 견본 세포에서 두고 능동태 표면을 정리하기 위하여 pretreated. 포화가 달성될 때까지 다음으로, 선정된 가스 또는 수증기는 액티브한 사이트에 화학 흡착됩니다, 그 후에 잔여 분자는 비활성 기체로 물로 씻어 내려집니다.

비활성 기체의 일정한 교류가 견본에 유지되는 동안 온도 (에너지)는 통제되는 비율로 증가시킵니다. 비활성 기체 및 어떤 탈착된 분자든지 열 전도도 검출기에 의해 감시됩니다. TCD 신호는 열 에너지로 탈착된 분자의 양에 비례적 극복합니다 결합 에너지를입니다. 특정 온도에 탈착된 양은 화학 흡착 사이트의 수, 병력 및 이성분에 관하여 정보를 제공합니다.

온도 프로그램된 감소는 주로 지원에 이산된 금속 산화물과 같은 종의 reducibility를 공부하기 위하여 이용됩니다. 이것은 견본 온도가 증가시키는 만큼 견본에 묽게 된 수소 (다른 감소시키는 에이전트)의 흐르는 관련시킵니다 스트림. 소모된 감소가 일어난 온도 단면도 및 수소의 양 는 측정됩니다. 온도 대 소모된 수소의 양의 작의는 한개 이상 첨단을 일으킬 수 있고 장악된 데이터는 견본에 있는 가약한 종의 수, 뿐 아니라 그들의 활성화 에너지를 제시합니다.

온도 프로그램된 산화는 촉매가 reoxidized 할 수 있는 넓이를 검토하기 위하여 능력을 발휘합니다. 보통 견본은 pretreated 금속 산화물은 비금속으로 감소됩니다. 견본은 반응물 가스, 전형적으로 2% 산소가 펄스에 있는 또는, 양자택일로, 꾸준한 스트림으로 견본에, 적용되는 때 균일 요금으로 격렬합니다. 산화 반응은 특정 온도에 생기고 산소의 유래 통풍관은 양이 정해집니다.

표면 에너지

단단한 표면이 흡착력 있을 것에 드러낼 때, 정력적인 사이트는 첫째로 점유됩니다. 지상 엄호 (선적)의 특정 정도에 흡착열 Clausius- Clapeyron 방정식을 사용하여 산출될 수 있습니다. 이 표정은 압력, 온도 및 가스 불변의 것 식으로 흡착열 isosteric 기술하고 부피 측정 흡착 기술로 장악된 데이터에 특히 적용 가능합니다.

isosteric 흡착된 일정한 양에 압력의 작의 대 온도인 흡착 isosteres에서 엄호의 범위에 흡착열 장악될 수 있습니다. isosteres는 다른 온도에 동일 물자를 위해 장악된 등온선의 계열에서 추출됩니다. n가 isostere와 관련되었던 엄호의 정도를 나타내는 곳에 로그 눈금n 에 음모를 꾸미는 isostere의st 사면 (lnP는 대 1/T) 1개의 자료점 (q 의 n)를 제공합니다. 엄호의 다른 정도를 위한 유사한 점의 작의는 엄호의 기능으로 표면 에너지 배급을 기술합니다. 특정 온도에 특정 화학 반응으로 촉매의 활동 예상에 있는 이 정보 원조.

활성화 에너지는 또한 동적인 화학 흡착 기술에 의해 장악된 데이터, 특히 TPD에서 추론될 수 있습니다. 프로세스는 정체되는 부피 측정 기술을 위해 기술된 그것으로 반대 방향에 이 방법으로 있습니다. 존재하는 케이스에서는, 온도가 증가하는 만큼 열 (에너지)는 가장 약한 접합의 순서대로 적용되곱니다, 분자 해방됩니다입니다. 탈착된 분자는 멀리 공중 소탕되고 아무 readsorption도 생기는 것이 허용되지 않습니다. 지상 엄호, 적재의 변경의 비율은 온도에 있는 변경의 비율과, 관련있습니다.

간단한 분자 탈착의 비율은 일반적으로 표시된 제 명령 활동을 사용하여 로 만들어질 수 있습니다 - k가 비율 불변의 것인 kq는, 시간 및 q 로 엄호 에 있는 감소를 표시하는 마이너스 기호 지상 엄호 의 현재 정도를 나타냅니다.

일정한 k가 Arrhenius 양식, A exp로 (- E가 탈착을 위한A 활성화 에너지인 곳에 E/RTA ), T 표현될 수 있는 비율은 절대 온도 및 R 가스 불변의 것입니다. A는 지수 앞자리 인자로 알려집니다.

관계 및 방정식을 결합하는에 의하여 TPD 분석에 의해 결정될 수 있는 가변 식으로 궁극적으로의 위 열매를 산출합니다 활성화 에너지를 위한 표정이 제출했습니다.

개요

화학 흡착은 이질적인 촉매 작용에 있는 기본적인 프로세스입니다. 촉매 및 반응물과 관련되었던 화학 흡착 프로세스를 이해하는 것은 촉매의 그리고 촉매 평가를 위한 구성 그리고 제조 통제에 중요합니다. 그러므로, 측정 가능한 분석적인 계기는 화학과 물리 흡착 및 temperatureprogrammed 반응 분석 가능한 탈착 등온선과 그들을 촉매 작용의 연구 결과에 있는 강력한 공구입니다.

이 약품은 Micromeritics에' 유효한 분석 기술로 "화학 흡착이라고," 표제가 붙은 포괄적인 약품의 압축한 버전 웹사이트입니다.

Micromeritics Instrument Corporation

근원: Micromeritics Instrument Corporation.

이 근원에 추가 정보를 위해 Micromeritics Instrument Corporation을 방문하십시오.

Date Added: Jul 2, 2010 | Updated: Sep 11, 2013

Last Update: 11. September 2013 07:34

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit