[实用新型]实现化学吸附量和化学吸附电信号同时定量表征的装置

说明书

本实用新型公开了一种能够实现化学吸附量和化学吸附电信号同时定量表征的装置，包括气体配气系统、脉冲气进气系统、程序升温电阻炉、电化学测试系统和TCD气体检测器；其中气体配气系统由四路气体组成，使得本装置可以通过改变三通阀和开关阀的状态来可实现不同的功能，从而实现化学吸附量和化学吸附电信号的同时定量表征。本实用新型提供的装置优于传统化学吸附仪仅通过吸附量变化来表征化学吸附行为；还可以通过气体化学吸附过程所引起的表面电信号变化来捕捉化学吸附中的重要信息。

技术领域

本实用新型涉及一种研究化学吸附的新装置，尤其是用于催化剂及其载体的化学吸附的检测装置。

背景技术

多相催化过程是通过基元步骤的循环将反应物分子转化为反应产物。催化循环至少包括扩散、化学吸附、表面反应、脱附和反向扩散五个步骤。其中，扩散和反应扩散速度较快，表面反应不具有选择性；由此可见，化学吸附是多相催化过程中最为重要的环节。而且，反应物分子在催化剂表面上的吸附，决定着反应物分子被活化的程度以及催化过程的性质，例如活性和选择性。因此，研究反应物分子或探针分子在催化剂表面上的吸附，对于阐明反应物分子与催化剂表面相互作用的性质、催化作用的原理以及催化反应的机理具有十分重要的意义。

化学吸附是一种界面现象，多年来，人们采用多种现代谱学技术并与常规的表征手段相结合，从分子水平考察化学吸附层的表面结构、吸附态以及分析与表面作用的能量关系，获得了广泛深入的研究结果，形成表面科学这一重要的学术领域，化学吸附也就成为重要的组成部分。

在复相催化中，多数属于固体表面催化气相反应，这与固体表面吸附紧密相连。在这类反应中，至少有一种反应物被固体表面化学吸附，而且该吸附是催化的关键步骤，气体分子在固体表面化学吸附时可能引起电离、变形等，可以大大提高它们的反应活性。因此，化学吸附对研究和阐明催化机理是十分重要的。

化学吸附与固体表面结构有关，表面结构化学吸附的研究中有许多表征手段，主要包括各种光谱技术、表面形貌检测技术等。除此之外，实验手段主要采用化学吸附仪实现化学吸附的程序升温分析技术(TPAT)。程序升温技术主要包括程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(TPR)、程序升温氧化(TPO)、程序升温表面反应(TPSR)。通过程序升温技术在研究催化剂表面上分子在升温时的脱附行为和各种反应行为的过程中，可以或得以下重要信息：表面吸附中心的类型、密度和能量分布；吸附分子和吸附中心的结合能和结合态；催化剂活性中心的类型、密度和能量分布；反应分子的动力学行为和反应机理；活性组分和载体、活性组分之间的相互作用；各种催化效应、催化剂失活和再生等。

然而，传统化学吸附仪是通过化学吸附过程中对气体的吸附变化量来表征化学吸附行为。而化学吸附过程中有一个重要的特征是：吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。因此，通过气体传感电信号可以作为研究化学吸附的一种新方法。因此，提供一种同时测定化学吸附过程中固体表面吸附量和气体传感的电信号的变化来捕捉化学吸附信息的装置是非常有必要的。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于表征化学吸附的新装置，可以检测气体吸附在特定固体表面过程中所引起的固体表面吸附量和电信号的变化，从而能够同时借助吸附量和吸附电信号的变化推断和表征化学吸附行为。

本实用新型提供了一种能够实现化学吸附量和化学吸附电信号同时定量表征的装置，包括气体配气系统、脉冲气进气系统、程序升温电阻炉、电化学测试系统和TCD气体检测器；

所述气体配气系统包括第一气路、第二气路、第三气路和第四气路，所述第一气路连接第一三通阀，所述第一三通阀另外两端分别连接脉冲气体排出管和第一气体输送管，且所述第一气路上依次安装有质量流量计、单向阀和开关阀；