[實用新型]實現化學吸附量和化學吸附電信號同時定量表征的裝置

有效

• 申請號: 201820435474.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN208366926U
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 殷錫濤;汪琪;單科
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本實用新型公開了一種能夠實現化學吸附量和化學吸附電信號同時定量表征的裝置，包括氣體配氣系統、脈沖氣進氣系統、程序升溫電阻爐、電化學測試系統和TCD氣體檢測器；其中氣體配氣系統由四路氣體組成，使得本裝置可以通過改變三通閥和開關閥的狀態來可實現不同的功能，從而實現化學吸附量和化學吸附電信號的同時定量表征。本實用新型提供的裝置優于傳統化學吸附儀僅通過吸附量變化來表征化學吸附行為；還可以通過氣體化學吸附過程所引起的表面電信號變化來捕捉化學吸附中的重要信息。

技術領域

本實用新型涉及一種研究化學吸附的新裝置，尤其是用于催化劑及其載體的化學吸附的檢測裝置。

背景技術

多相催化過程是通過基元步驟的循環將反應物分子轉化為反應產物。催化循環至少包括擴散、化學吸附、表面反應、脫附和反向擴散五個步驟。其中，擴散和反應擴散速度較快，表面反應不具有選擇性；由此可見，化學吸附是多相催化過程中最為重要的環節。而且，反應物分子在催化劑表面上的吸附，決定著反應物分子被活化的程度以及催化過程的性質，例如活性和選擇性。因此，研究反應物分子或探針分子在催化劑表面上的吸附，對于闡明反應物分子與催化劑表面相互作用的性質、催化作用的原理以及催化反應的機理具有十分重要的意義。

化學吸附是一種界面現象，多年來，人們采用多種現代譜學技術并與常規的表征手段相結合，從分子水平考察化學吸附層的表面結構、吸附態以及分析與表面作用的能量關系，獲得了廣泛深入的研究結果，形成表面科學這一重要的學術領域，化學吸附也就成為重要的組成部分。

在復相催化中，多數屬于固體表面催化氣相反應，這與固體表面吸附緊密相連。在這類反應中，至少有一種反應物被固體表面化學吸附，而且該吸附是催化的關鍵步驟，氣體分子在固體表面化學吸附時可能引起電離、變形等，可以大大提高它們的反應活性。因此，化學吸附對研究和闡明催化機理是十分重要的。

化學吸附與固體表面結構有關，表面結構化學吸附的研究中有許多表征手段，主要包括各種光譜技術、表面形貌檢測技術等。除此之外，實驗手段主要采用化學吸附儀實現化學吸附的程序升溫分析技術(TPAT)。程序升溫技術主要包括程序升溫脫附(TPD)、程序升溫還原(TPR)、程序升溫氧化(TPO)、程序升溫表面反應(TPSR)。通過程序升溫技術在研究催化劑表面上分子在升溫時的脫附行為和各種反應行為的過程中，可以或得以下重要信息：表面吸附中心的類型、密度和能量分布；吸附分子和吸附中心的結合能和結合態；催化劑活性中心的類型、密度和能量分布；反應分子的動力學行為和反應機理；活性組分和載體、活性組分之間的相互作用；各種催化效應、催化劑失活和再生等。

然而，傳統化學吸附儀是通過化學吸附過程中對氣體的吸附變化量來表征化學吸附行為。而化學吸附過程中有一個重要的特征是：吸附質分子與固體表面原子(或分子)發生電子的轉移、交換或共有，形成吸附化學鍵的吸附。由于固體表面存在不均勻力場，表面上的原子往往還有剩余的成鍵能力，當氣體分子碰撞到固體表面上時便與表面原子間發生電子的交換、轉移或共有，形成吸附化學鍵的吸附作用。因此，通過氣體傳感電信號可以作為研究化學吸附的一種新方法。因此，提供一種同時測定化學吸附過程中固體表面吸附量和氣體傳感的電信號的變化來捕捉化學吸附信息的裝置是非常有必要的。

實用新型內容

為了解決現有技術的不足，本實用新型提供了一種用于表征化學吸附的新裝置，可以檢測氣體吸附在特定固體表面過程中所引起的固體表面吸附量和電信號的變化，從而能夠同時借助吸附量和吸附電信號的變化推斷和表征化學吸附行為。

本實用新型提供了一種能夠實現化學吸附量和化學吸附電信號同時定量表征的裝置，包括氣體配氣系統、脈沖氣進氣系統、程序升溫電阻爐、電化學測試系統和TCD氣體檢測器；

所述氣體配氣系統包括第一氣路、第二氣路、第三氣路和第四氣路，所述第一氣路連接第一三通閥，所述第一三通閥另外兩端分別連接脈沖氣體排出管和第一氣體輸送管，且所述第一氣路上依次安裝有質量流量計、單向閥和開關閥；