Временной анализ продуктов

Временной анализ изделий (ТАП), (ТАП-2), (ТАП-3) — экспериментальный метод изучения кинетика - физико химических взаимодействий между газами и сложными твердыми материалами, прежде всего гетерогенными катализаторами . Методика TAP основана на экспериментах с короткими импульсными откликами при низком фоновом давлении (10 ⁻⁶-10 ² Па), которые используются для исследования различных стадий каталитического процесса на поверхности пористый материал, включая диффузию , адсорбцию , поверхностные реакции и десорбция .

История

С момента его изобретения доктором Джоном Т. Гливсом (тогда работавшим в компании Monsanto ) в конце 1980-х годов, ^{[ 1 ]} TAP использовался для изучения множества промышленно и академически значимых каталитических реакций, устраняя разрыв между наукой о поверхности и наукой о поверхности. эксперименты и прикладной катализ. ^{[ 2 ]} Современные установки ТАП (ТАП-3) не только обеспечивают лучшее соотношение сигнал/шум, чем машины ТАП первого поколения (ТАП-1), но также допускают расширенную автоматизацию и прямое соединение с другими методами.

Аппаратное обеспечение

Прибор TAP состоит из нагреваемого микрореактора с насадочным слоем, соединенного с высокопроизводительной вакуумной системой. пульсирующий коллектор с быстрыми газовыми инжекторами с электромагнитным приводом и квадрупольный масс-спектрометр (QMS) расположен в вакуумной системе под выходным отверстием микрореактора.

Эксперименты

В типичном эксперименте с импульсной характеристикой TAP очень маленький (~ 10 ⁻⁹ моль) и узкие (~100 мкс) газовые импульсы вводятся в откачанный (~10 ⁻⁶ торр ) микрореактор содержащий каталитический образец. В то время как молекулы инжектируемого газа пересекают упаковку микрореактора через межузельные пустоты, они сталкиваются с катализатором, на котором могут претерпевать химические превращения. Непреобразованные и вновь образовавшиеся молекулы газа в конечном итоге добраться до выхода реактора и уйти в соседнюю вакуумную камеру, где их обнаруживают с миллисекундным временным разрешением. по СМК. Затем скорости выходного потока реагентов, продуктов и инертных молекул, зарегистрированные с помощью QMS, равны используется для количественной оценки каталитических свойств и установления механизмов реакции. Один и тот же инструмент TAP может обычно проводятся другие типы кинетических измерений, включая эксперименты по потоку при атмосферном давлении (10 ⁵ Па ), Температурно-программируемая десорбция (TPD) и стационарный изотопный переходный кинетический анализ (SSITKA).

Анализ данных

Общая методология анализа данных TAP, разработанная в серии статей Григория (Григория) Яблонского. ^{[ 3 ]} ^{[ 4 ]} , ^{[ 5 ]} основан на сравнении реакции инертного газа , которая контролируется только диффузией Кнудсена. с реакцией реактивного газа, которая контролируется диффузией, а также адсорбцией и химическими реакциями на образце катализатора. Эксперименты по импульсному отклику TAP можно эффективно смоделировать с помощью одномерного (1D) уравнения диффузии с уникально простой комбинацией граничных условий.

Ссылки

^ Дж. Т. Гливс, Дж. Р. Эбнер, Т. К. Кюхлер, Катал. Преподобный учёный. англ. 30 (1988) 49
^ JT Gleaves, GS Yablonsky, X. Zheng, R. Fushimi, PL Mills, J. Mol. Искусство. Хим. 315 (2010) 108-134
^ Дж. Т. Гливс, Г. С. Яблонский, П. Фанавади, Ю. Шурман, Appl. Каталог. Ген. 160 (1997) 55–88
^ S. O. Shekhtman, G. S. Yablonsky, S. Chen, J. T. Gleaves, Chem. Eng. Sci. 54 (1999)
^ Д. Консталес, Г.С. Яблонский, Г.Б. Марин, Дж. Т. Гливс, Chem. англ. Наука 56 (2001) 133–149.

[1] Дж. Т. Гливс, Дж. Р. Эбнер, Т. К. Кюхлер, Катал. Преподобный учёный. англ. 30 (1988) 49

[2] JT Gleaves, GS Yablonsky, X. Zheng, R. Fushimi, PL Mills, J. Mol. Искусство. Хим. 315 (2010) 108-134

[3] Дж. Т. Гливс, Г. С. Яблонский, П. Фанавади, Ю. Шурман, Appl. Каталог. Ген. 160 (1997) 55–88

[4] S. O. Shekhtman, G. S. Yablonsky, S. Chen, J. T. Gleaves, Chem. Eng. Sci. 54 (1999)

[5] Д. Консталес, Г.С. Яблонский, Г.Б. Марин, Дж. Т. Гливс, Chem. англ. Наука 56 (2001) 133–149.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]