Časová analýza produktů - Temporal analysis of products - Wikipedia

Časová analýza produktů (TAP), (TAP-2), (TAP-3) je experimentální technika pro studium kinetika z fyzikálně-chemický interakce mezi plyny a složitými pevnými materiály heterogenní katalyzátory. Metodika TAP je založena na experimentech s krátkou pulzní odezvou při nízkém tlaku pozadí (10−6-102 Pa), které se používají k testování různých kroků v a katalytický proces na povrchu a porézní materiál počítaje v to difúze, adsorpce, povrchové reakce, a desorpce.

Dějiny

Od svého vynálezu Dr. Johna T. Gleavesa (tehdy v Společnost Monsanto ) na konci 80. let,[1] TAP byl použit ke studiu různých průmyslově a akademicky relevantních katalytických reakcí, překlenujících propast mezi experimenty povrchové vědy a aplikovanou katalýzou.[2] Nejmodernější instalace TAP (TAP-3) poskytují nejen lepší poměr signál / šum než stroje TAP první generace (TAP-1), ale také umožňují pokročilou automatizaci a přímé propojení s jinými technikami .

Hardware

Přístroj TAP se skládá z vyhřívaného mikroreaktoru s náplní připojeného k vysokovýkonnému vakuovému systému, pulzního potrubí s rychlými elektromagneticky poháněnými vstřikovači plynu a kvadrupólového hmotnostního spektrometru (QMS) umístěného ve vakuovém systému pod výstupem mikro-reaktoru.

Experimenty

V typickém experimentu pulzní odezvy TAP je velmi malý (~ 10−9 mol) a úzké (~ 100 μs) plynové impulsy jsou zavedeny do evakuovaného (~ 10−6 torr ) mikroreaktor obsahující katalytický vzorek. Zatímco vstřikované molekuly plynu procházejí náplní mikroreaktoru meziprostory, narážejí na katalyzátor, na kterém mohou procházet chemickými transformacemi. Nekonvertované a nově vytvořené molekuly plynu nakonec zasáhnou výstup reaktoru a uniknou do sousední vakuové komory, kde jsou detekovány s milisekundovým časovým rozlišením pomocí QMS. Rychlost průtoku reaktantů, produktů a inertních molekul zaznamenaná QMS se poté použije ke kvantifikaci katalytických vlastností a odvození reakčních mechanismů. Stejný přístroj TAP cantypically pojmout další typy kinetických měření, včetně experimentů průtoku atmosférického tlaku (105 Pa ), Teplotně programovaná desorpce (TPD) a izotopová přechodná kinetická analýza v ustáleném stavu (SSITKA).

Analýza dat

Obecná metodika analýzy dat TAP, vyvinutá v řadě článků od Grigoriy (Gregory) Yablonsky [3] [4] ,[5] je založen na porovnání inertní plyn odpověď, kterou řídí pouze Knudsenova difúze s reakcí reaktivního plynu, která je řízena difúzí i adsorpčními a chemickými reakcemi na vzorku katalyzátoru. Experimenty pulzní odezvy TAP lze efektivně modelovat pomocí jednorozměrné (1D) difuzní rovnice s jedinečně jednoduchou kombinací okrajových podmínek.

Reference

  1. ^ J. T. Gleaves, J. R. Ebner, T. C. Kuechler, Catal. Rev. Sci. Eng. 30 (1988) 49
  2. ^ J. T. Gleaves, G. S. Yablonsky, X. Zheng, R. Fushimi, P. L. Mills, J. Mol. Calat. A Chem. 315 (2010) 108-134
  3. ^ J. T. Gleaves, G. S. Yablonsky, P. Phanawadee, Y. Schuurman, Appl. Catal. A Gen.160 (1997) 55–88
  4. ^ S. O. Shekhtman, G. S. Yablonsky, S. Chen, J. T. Gleaves, Chem. Eng. Sci. 54 (1999)
  5. ^ D. Constales, G. S. Yablonsky, G. B. Marin, J. T. Gleaves, Chem. Eng. Sci 56 (2001) 133–149