温度プログラム還元（TPR）は、金属酸化物、混合金属酸化物、および担体上に分散した金属酸化物の特性評価に広く使用されているツールです。TPR法は、酸化物表面の還元性と還元性表面の不均一性の定量的情報を得ることができる。TPR法は、還元性混合ガス（通常、アルゴンまたは窒素で希釈した3%～17%の水素）を試料上に流す方法です。ガス流の熱伝導率の変化を測定するために、熱伝導率検出器（TCD）が使用されます。TCD信号は、レベル校正を使用して活性ガスの濃度に変換されます。濃度対時間（または温度）の面積を積分すると、消費されたガスの総量が得られます。

図1は、_MxOy+_yH2→ xM + yH2_O反応（_MxOyは金属酸化物）のTPRプロファイルである。この図はTPRスペクトルを示しており、ピークの最大値は最大還元速度に対応する温度を示している。TPR法は、触媒表面の再現性を定性的に、時には定量的に示すだけでなく、プロモーターや金属／担体の相互作用に起因する化学変化に対して高い感度を示す。

従って、TPR 法は、異なる触媒チャージの品質管理にも適している。なぜなら、製造方法の逸脱は、しばしば異なる還元プロファイルをもたらすからである。図2は、マイナス325メッシュにふるいにかけた試薬グレードの酸化銀（AgO）のTPRプロファイルを示しています。これらのデータはAutoChem 使用して作成され、記録された熱伝導率信号を温度の関数として示しています。具体的な反応は、AgO +_H2→ Ag + H₂Oです。この特定の酸化銀バッチについて、2つの異なるAutoChemを使用して36回の分析が行われました。この36回の分析で、平均_{Tmaxと H}2消費量は以下の通りでした：

この反応における理論上の水素消費量は、STPで96.72ccである。したがって、この一連の実験で測定された実験的な_水素消費量は、理論値の99.7%であった。TPRは最終的に試料のバルク還元をもたらす。ピークの最大値は金属酸化物相の還元性を示すものである。図2を注意深く観察すると、_{Tmaxよりも}高い温度で小さなブロードなピークが見られる。このピークは、試料中のバルク酸化物の還元に起因する。試料の粒径は重要な実験変数である。実際、バルク酸化物の場合、粒径が大きくなるにつれてTmaxの増加が予測される。TPRの結果は、1)プログラムされた加熱速度、2)流れるガス流中の_H2濃度、3)ガス自体の流量に大きく影響される。例えば、加熱を増加させると、_Tmaxも増加する。流れるガス中の水素濃度を下げたり、還元ガスの流量を下げたりしても、_Tmaxは上昇する。したがって、異なる研究室で得られたデータを比較しようとする場合、AutoChem利用できるように、これらの実験変数を正確に制御する必要がある。

TPRのような温度プログラム法の最も重要な利点の一つは、担持触媒のような酸化性表面の非常に感度の高いプローブであることである。温度プログラム法は、金属酸化物や担持金属触媒のフィンガープリントを行うための最良かつ最も迅速な方法の一つであり、触媒の特性評価において非常に貴重かつ経済的な方法となっている。特に TPR 法は、新しい触媒調製物を使用する場合や触媒を変更する場合に、触媒の状態を決定するための非常に感度の高い特性評価手法である。TPR 法の構造感度を Figure 3 に示す。これは、銅とマンガンの二元混合金属酸化物触媒を還元したときのスペクトルを記録したものである。プロファイルは、アルゴン中10%の_H2を50 sccmで流し、毎分10℃の直線加熱速度で得られた。4つのピーク面積は、単純な谷からベースラインへの積分によって得られた。消費された水素の体積は、事前に得られたTCD濃度によって計算された。