Micromeritics Fachwissen über Chemisorption

Wir bieten leistungsstarke Chemisorptionsanalysatoren, die von erfahrenen Anwendungswissenschaftlern unterstützt werden Wissenschaftlernfür die Bewertung oberflächenaktiver Stellen, der Adsorptionsstärke und der Reaktivität von Pulvern und partikelförmigen Materialien.

Was ist Chemisorption?

Chemisorption oder chemische Adsorption ist ein Oberflächenphänomen, bei dem eine chemische Reaktion zwischen dem Adsorbat (Gas oder Dampf) und der freiliegenden Oberfläche eines festen Materials stattfindet. Dieser Prozess führt zur Bildung einer starken Bindung durch Elektronenaustausch und Valenzbindungen, wodurch an der Oberfläche eine eigene chemische Spezies entsteht. Im Gegensatz zur physikalischen Adsorption ist die Chemisorption sehr spezifisch und beinhaltet die Aufspaltung der adsorbierenden Gas- oder Dampfmoleküle in Atome, Radikale oder Ionen, die sich chemisch an bestimmte Adsorptionsstellen auf der Oberfläche binden.

Diese Wechselwirkung ist in der Regel durch eine hohe Bindungsenergie gekennzeichnet und ist unter Standardbedingungen irreversibel. Die Chemisorption spielt eine wichtige Rolle bei der Charakterisierung von Katalysatoren. Sie liefert wichtige Erkenntnisse über Eigenschaften wie die Reduktionstemperatur, bei der Metalle katalytisch aktiv werden, die Menge des Oberflächenmetalls oder der aktiven Spezies, die für die Reaktion zur Verfügung steht, die Stärke spezifischer aktiver Stellen und die Leistung des Materials, nachdem es Reduktions- oder Oxidationszyklen durchlaufen hat.

Chemisorptionsinstrumente

Wir bieten zwei Instrumentaltechniken für die Chemisorptionsanalyse an: die statische volumetrische Technik und die dynamische Technik (strömendes Gas). Die statische Chemisorptionstechnik wird sowohl mit dem Micromeritics 3Flex als auch mit dem ASAP 2020 Plus durchgeführt, das über einen Druckbereich arbeitet. Die dynamische Chemisorptionstechnik wird von den Geräten der Serien 3Flex, ChemiSorb und AutoChem angewandt. Diese drei Geräte nutzen die Impuls-Chemisorption in einem dynamischen Durchflusssystem zur Titration der aktiven Oberfläche.

Statische Chemisorption

Bei der statischen Adsorption werden im Allgemeinen zwei Adsorptionsisothermen (Menge des adsorbierten Gases als Funktion des Drucks bei konstanter Temperatur) bei subatmosphärischem Druck ermittelt: die erste stellt die Gesamtadsorption dar, die zweite die reversible Adsorption und die Differenz zwischen beiden die irreversible Adsorption (d. h. die "Chemisorption"). Diese Technik liefert Informationen über die Anzahl der Adsorptionsstellen, auf deren Grundlage weitere Berechnungen durchgeführt werden können. Wenn die Analyse der aktiven Oberfläche bei einer bestimmten Temperatur durchgeführt wird, spricht man von isothermer Chemisorption.

Dynamische Chemisorption

Bei der dynamischen Chemisorption können die Identität, die Menge und die Stärke der aktiven Stellen durch Adsorption, Desorption oder Reaktion unter isothermen oder temperaturprogrammierten Bedingungen quantifiziert werden. Bei der dynamischen Chemisorption werden verschiedene Techniken wie temperaturprogrammierte Reduktion (TPR), Oxidation (TPO), Desorption (PTD) und Puls-Chemisorption eingesetzt, um aktive Stellen in Materialien zu charakterisieren.

Beim dynamischen System kann je nach Experiment eine niedrigere Konzentration des aktiven Gases nur wenige Sekunden lang mit der Probe in Kontakt sein. Je nach Probe können die Gleichgewichtseinstellung und der Zugang des aktiven Gases zu den interessierenden Adsorptionsstellen im statischen System schneller erfolgen.

Unsere Lösungen

Instrumente

AutoChem III

Das führende Gerät für die dynamische Chemisorption von heterogenen Katalysatoren durch Puls-Chemisorption und temperaturprogrammierte Reaktionen (TPR, TPD, TPSR, TPO).

3Flex

Statische und dynamische Chemisorption kombiniert mit modernsten Hochvakuum-Gasadsorptionsmessungen zur vollständigen Oberflächencharakterisierung von porösen Materialien.

ASAP 2020 Plus

Durchgängige Oberflächencharakterisierung von der Probenvorbereitung bis zu physikalischen und chemischen Adsorptionsmessungen.

ICCS-Katalysator-Charakterisierung

Durchführung von In-situ-Messungen der Katalysatoreigenschaften durch Integration des ICCS mit einem Durchflussreaktorsystem

Strömungsreaktor (FR)

Verringern Sie das Risiko für neue Katalysatoren und das Scale-up von Prozessen, indem Sie die Leistung unter Prozessbedingungen in einem automatisierten Benchtop-Durchflussreaktor demonstrieren und optimieren.

ChemiSorb HTP

Statische Chemisorption im Hochdurchsatzverfahren für zuverlässiges Screening und Prozesskontrolle

Dienstleistungen

Wir bieten ein umfassendes Spektrum an Charakterisierungsdienstleistungen an, sei es die Analyse einer einzelnen Probe, eine komplexe Methodenentwicklung oder -validierung, die Bewertung neuer Produkte oder die Durchführung umfangreicher Herstellungsprojekte.

Verfügbare Optionen

Chemisorptionstests:

Volumetrische Chemisorptionsanalyse
Dynamische oder gepulste Chemisorptionsanalyse
Impuls-Chemisorption mit Flüssigkeitsdämpfen

Temperatur-programmierte Studien:

Temperaturprogrammierte Reduktion (TPR)
Temperaturprogrammierte Desorption (TPD)
Temperaturprogrammierte Oxidation (TPO)

Andere Chemisorptionsversuche:

Wärme der Desorption, Kinetik erster Ordnung
Isosterische Adsorptionswärme

FAQ

Was ist ein Chemisorptionsanalysator?

Ein Chemisorptionsanalysator ist ein hochentwickeltes wissenschaftliches Instrument zur Messung der Wechselwirkung zwischen einer festen Oberfläche und Gasmolekülen, wobei der Schwerpunkt auf der chemischen Bindung liegt. Es spielt eine entscheidende Rolle in verschiedenen Industriezweigen wie der Katalyse, der Materialwissenschaft und der Umweltüberwachung, da es detaillierte Einblicke in Oberflächeneigenschaften und Reaktionsmechanismen liefert. Chemisorptionsanalysatoren nutzen präzise Techniken wie temperaturprogrammierte Desorption (TPD), temperaturprogrammierte Oxidation (TPO), temperaturprogrammierte Oberflächenreaktionen (TPSR) und Puls-Chemisorption, um Katalysatoren, Adsorbentien und Nanopartikel zu charakterisieren und so die Entwicklung fortschrittlicher Materialien und optimierter Prozesse zu unterstützen.
Was sind die Techniken der Chemisorption?

Die Techniken der Chemisorption umfassen eine Reihe anspruchsvoller Methoden, die in der wissenschaftlichen Forschung und bei industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Zu diesen Techniken gehören die temperaturprogrammierte Desorption (TPD), die temperaturprogrammierte Oxidation (TPO), die temperaturprogrammierte Oberflächenreaktion (TPSR) und die Puls-Chemisorption. Jedes Verfahren bietet einzigartige Einblicke in die Wechselwirkung zwischen festen Oberflächen und Gasmolekülen und hilft bei der Charakterisierung von Katalysatoren, Adsorbentien und Nanomaterialien. Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen Techniken können Forscher und Ingenieure wertvolle Informationen gewinnen, die für die Optimierung von Prozessen und die Entwicklung innovativer Materialien in verschiedenen Branchen unerlässlich sind.
Wie groß ist die zu verwendende Stichprobe?/Was ist der richtige Stichprobenumfang?

Nach dem neuesten Stand der Entwicklung variiert die Probengröße für die Chemisorptionsanalyse je nach spezifischem Gerät und Anwendungsanforderungen. Moderne Chemisorptionsanalysegeräte sind jedoch in der Regel für Probengrößen von einigen Milligramm bis zu mehreren Gramm geeignet. Diese vielseitigen Geräte sind in der Lage, eine breite Palette von Materialien zu analysieren, darunter Katalysatoren, Adsorbentien und Nanopartikel, und bieten Forschern und Ingenieuren die Flexibilität, die sie für umfassende Oberflächencharakterisierungen und Reaktionsstudien benötigen. Durch den Einsatz der geeigneten Probengröße können Wissenschaftler genaue Daten erhalten, die für die Optimierung von Prozessen und die Weiterentwicklung der Forschung in Bereichen wie Katalyse, Materialwissenschaft und Umweltüberwachung entscheidend sind.