程序升温脱附(TPD)表征碳黑的表面性质

2023-02-16

碳黑表面的官能团和边缘评估对于材料设计至关重要。含氧的表面官能团尤为重要,它极大地影响催化性能和电化学特性。因此,通过使用升温脱附法(程序升温脱附:TPD),GCBs(石墨化碳黑:#3845)和NGCB(碳黑:#51)在惰性气流下加热, H2O、H2、CO、CO2发生分解和脱附,含氧表面官能团被量化,继而表面官能团可以被量化。全自动化学吸附仪BELCAT II 用于此测试。从50°C 升温到 1000°C 的 He 气体流中,1g 左右的碳黑在高温下进行脱附,使用 TCD( CATII中内置)或四极杆在线质谱仪(BELMass) 来分析脱附气体的峰的谱图。


图1和图2显示了GCB和NGCB的脱附谱图(脱附气体分析)。虽然 GCB 正在3000 K温度下进行处理,但可以猜想少量的 H2O、CO、CO2 仍处于边缘。另一方面,NGCB的官能团是GCB的25至100倍,因此可以说表面是异质的。结果归纳见表1(单位面积的分子数)。有关各类碳的脱附温度和含氧官能团之间的关系,请查阅下方参考文献。

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表1 GCB、NGCB的升温脱附谱图计算的分子数(单位面积)


本文中TPD 的结果与第19篇文章中的 GCB 以及从αs 曲线和微分吸附热分析得出的 NGCB 的表面特性评估非常一致。


参考文献:Eiyuki Takaki Carbon (No. 237) p.67-71


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