触媒上の活性種の分散度を測定することは、触媒の活性を発見・予測するための非常に有効な手段である。活性種の分散度とは、触媒表面に存在し、反応して新しい物質を生成する反応物分子と直接接触できる活性粒子の量を示す。したがって、活性種の分散度を正しく測定することで、特定の触媒プロセスにおける触媒の活性を予測することができる。
この技術は、触媒中の活性粒子を高温で還元することからなる。通常、この作業には水素が広く使用され、純水素または水素と不活性ガスの混合ガスが使用される。還元が完了し、触媒の温度が室温に戻ったら、校正されたループを使用して触媒を滴定し、既知量の活性ガス（通常は一酸化炭素または水素）を注入する。したがって、飽和した時点で、吸着された活性ガスの量が計算され、触媒表面のアクセス可能な活性種に関連付けられる。この滴定法は、触媒の活性を予測するための最も有用なツールである。
問題は、還元後に触媒上に残った水素を除去する際に生じる。この作業は通常、同じ還元温度で不活性ガスをサンプル上に流すことによって行われる。残存する水素の除去には時間がかかり、活性粒子自体のH2保持能力によっては1時間、場合によってはそれ以上かかることもある。残留H2の除去後、不活性ガスを流したまま試料温度を室温に戻す。使用されている不活性ガスが微量のO2を含んでいる場合、生成したばかりの還元粒子をわずかに酸化させ、分散を決定するために使用される表面のアクセス可能な粒子の組成を変化させる。
実験的
実験には、0.5% Pt/AluminaMicromeritics 標準物質（分散度35%プラスマイナス5）を使用した。試料はまず、100 ml/分の水素を400℃で1時間流して還元した。還元後、還元温度で100ml/分のヘリウムを30分間流し、試料を掃引した。その後、試料温度を室温まで下げ、飽和するまで活性ガスのパルスを行った。検出器として質量分析計Cirrus IIを使用し、分析に関与する質量を追跡した。
最初の分析は、還元して残存水素を完全に除去した後に行った。0.0513mlのパルスを行い、質量2（H2）のシグナルを質量分析計で追跡し、試料の完全飽和を確認した。図1は、1つのパルスが完全に吸着されたH2のスペクトルを示し、ピーク5から9は完全に飽和していることを示し、吸着されたH2の総量を決定するために考慮された。(表1参照）
この最初の分析の後、サンプルを100ml/分のヘリウム流下で400℃に戻し、吸着したH2をすべて除去した。400℃でH2が完全に除去されると、質量分析計でH2（質量2）のシグナルが観測された。その直後、試料を同じヘリウム流で室温に戻した。この段階で、0.1mlの空気（約0.03mlの酸素）をシリンジを使ってキャリアガスに注入し、汚染されたヘリウムを使用した場合の微量の酸素の存在をシミュレートして、分散への影響を確認した。図2は、同じパルス法で、試料に吸着されたH2の量が多いことを示している。この場合、図1に示した同じ試料で、4回のフル注入で完全に吸着されました。この効果は、還元後に残ったH2から試料を除去するために使用した不活性ガス中に微量のO2が存在すると、分散結果が大きく変化することを示しています。この場合、分散はおよそ3倍に膨れ上がった。(表2参照）
上記と同じ手順を繰り返したが、活性ガスとしてH2の代わりに一酸化炭素を使用した。
まず、上述の不動態化処理を行わずに分析を行った。図3に示すCO化学吸着の結果から、分散度は35%プラスマイナス5という正しい値が得られた（表3参照）。
図4は、COパルスの化学吸着に対応する2つのスペクトルを示している。上の図は、上記の水素の場合と同様に、不動態化した試料から CO が吸着したスペクトルを示している。最初のパルスの1/3が吸着され、残りのピークは飽和を示している。
図4の下のスペクトルは、酸化または不動態化した試料にCOをパルス照射している間に、二酸化炭素が生成していることを示す質量44に対応する。最終的な分散結果は、微量のO2の存在が、Micromeritics 標準物質における分散の過大評価の原因であることを示している。(表4参照)
水素化学吸着の結果：
各分析における吸着量と分散度の結果を以下に示す：
CO化学吸着で得られた結果：
結論
この研究から、化学吸着法は汚染に対して非常に敏感であり、特に、還元後に試料に吸着されたままの過剰な水素を除去するために使用される不活性ガスに対しては、非常に敏感であると結論づけることができる。
結果の過大評価は、キャリ アガス中の汚染量に依存する。いずれにせよ、良好な化学吸着分析を行うには純ガスが必要であり、そうでなければ、特に触媒の活性に関連する場合、結果は意味をなさない。
H2の化学吸着の場合、大量のH2が吸着される。その一部は白金原子に吸着され、大量のH2は固体表面の白金原子上にあるO2原子に保持または吸着されている。しかし、水のスペクトルが完全に存在しないことを示しているように、H2の分子は反応せずに吸着しているだけであると断言できる。
しかし、COの化学吸着の結果は、少し異なる結果を示した。一酸化炭素は、白金の原子上でH2よりも高い活性を示し、図4に示されるように、酸素原子を除去して二酸化炭素を生成することができ、その結果、材料の分散度が高くなった（表4）。
