제올라이트 및 기타 촉매의 브론스테드 산도는 반응의 동역학에 영향을 미치기 때문에 큰 관심을 끌고 있습니다. 따라서 이러한 부위의 특성 분석은 매우 중요하며 ASTM D 4824 암모니아 화학 흡착법에 따라 수행되는 경우가 많습니다. 이와 비슷하지만 다른 특성 분석 방법으로는 프로필아민의 펄스 화학 흡착에 이어 프로필렌의 질량 분석과 결합된 온도 프로그램 탈착(TPD)이 있습니다( 그림 1 참조). 질량 분석기 및 증기 발생기 액세서리와 함께 AutoChem 분석기를 사용하여 완전한 특성 분석을 수행할 수 있습니다.
자료
이 용도에 사용된 제올라이트는 수소 양이온을 함유하고 있으며 실리카 대 알루미나 비율이 80:1입니다. 시약으로 이소프로필아민(>99.5% GC)과 프로필아민(>99.0%GC)을 별도로 사용했습니다. 프로필렌(>99%)도 보정 목적으로 사용되었습니다.
준비
Y 제올라이트 샘플에는 암모늄과 수소를 포함한 다양한 양이온이 포함될 수 있습니다. 이러한 화합물의 양이온은 온도 상승을 통해 수소 양이온으로 전환될 수 있습니다. 먼저 불활성 헬륨 환경에서 10°C/분으로 500°C까지 가열하여 샘플을 활성화한 다음 분석 온도인 200°C로 냉각했습니다.
분석
Y 제올라이트의 활성화에 이어 펄스 화학 흡착이 이어졌습니다. 이 단계에서는 5cm3 루프를 통해 흐르는 불활성 가스인 헬륨을 사용하여 시료에 프로필아민 증기를 10회 주입하여 시료가 포화되도록 했습니다(시료가 포화되도록 하기 위해). 분석의 마지막 부분에는 온도 프로그래밍 탈착(TPD)이 포함되었습니다. 분석의 이 단계에서 질량 분석기는 관심 대상인 프로필렌을 스캔하기 시작했습니다. 데이터는 200°C에서 500°C로 온도가 상승하는 동안 수집되었습니다.
데이터
정량 데이터를 얻으려면 고정밀 주사기로 격막을 통해 감지할 기체(프로필렌)의 알려진 부피인 Vcal을 주입하여 질량 분석기를 보정해야 합니다. 질량 분석기 신호의 피크 영역은 AutoChem 피크 편집 소프트웨어를 사용하여 얻을 수 있습니다. 보정의 정확도를 높이기 위해 피크의 면적이 비슷해질 때까지 주입할 수 있습니다. 그런 다음 면적을 평균화하여 질량 분석기 피크 면적과 실제 가스 부피 사이의 일반적인 변환 계수를 구하여 제올라이트의 산도를 계산할 수 있습니다. 그림 2는 이 절차의 예를 보여줍니다.
또한 그림 3과 4는 열전도도 검출 방법은 화학 흡착에서 잔류 아민과 암모니아를 포함하는 반면, 질량 분석기 검출은 프로필렌 신호를 분리하여 산 부위의 농도를 계산할 수 있음을 보여줍니다.
그림 4에서 프로필렌 신호의 적분으로 피크 면적을 구한 후Apms, 산 부위 농도인 Nas를 다음과 같이 계산할 수 있습니다:
아래는 그림 4의 데이터에 해당하는 계산된 값입니다. 농도 값은 특성화된 제올라이트 그램당 산 부위의 마이크로몰 단위로 표시됩니다.
