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[转载]H2-TPR中的氢溢流现象【转自罗孟飞老师的公众号】

已有 791 次阅读 2020-12-31 11:27 |个人分类:科研点滴启发|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

H2-TPR技术是催化剂研究中常用的表征技术,广泛用于金属氧化物还原性能的表征,也用于表征材料的储氧性能。关于H2-TPR技术这里就不展开讨论了,今天讲讲H2-TPR中的氢溢流现象。

先来看看氢溢流现象:一些负载型过渡金属催化剂常温常压下吸氢量常高于理论吸氢量, Pt/Al2O3催化剂上的H/Pt比值可达516, 这是由于吸氢过程附加了氢由P t 向载体Al2O3上的迁移。

那么在H2-TPR实验中我们经常会看到什么现象呢?这个现象和氢溢流有什么关系呢?先来看下面两幅H2-TPR图,分别为单组分PdOCuOH2-TPR图。需要说明的是下面的H2-TPR图不是真实的实验图,是为了说明这个问题,我自己绘制的图。对于单组分的CuOH2-TPR还原峰温度大约在360oC;而对于单组分的PdOH2-TPR还原峰温度大约在70 oC。

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如果PdO-CuO双组分催化剂,假设PdOCuO没有任何的相互作用,完全孤立存在,那么双组分催化剂中的PdOCuO还原峰与单组分时完全相同,可以认为 PdO-CuO双组分催化剂的H2-TPR应该和下图一样。也就是说PdO-CuO双组分催化剂的H2-TPR是单组分的机械叠加。

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但是在实际的PdO-CuO双组分催化剂体系中,是不可能得到上面这样的H2-TPR图的。经常会得到类似于下图的PdO-CuO双组分催化剂H2-TPR图。


也就是说在PdO-CuO双组分催化剂体系中,PdO还原峰和单一变化不大,而CuO的还原峰温度会大幅度下降,在极端情况下会和PdO还原峰重叠。这种现象是往往容易还原的氧化物(PdO)变化不大,影响的是难还原氧化物(CuO)。这一现象可以用氢溢流来解释:在TPR实验中经常发现当氧化物中添加少量贵金属,使得氧化物的还原温度明显下降,这种现象一般归属于氢溢流效应,即氢气在贵金属表面首先发生解离,生成原子氢,然后溢流到氧化物上,由于原子氢的还原能力明显高于氢分子,所以使得氧化物的还原温度明显下降

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氢溢流现象示意图




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