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程序升溫脫附（TPD）表征碳黑的表面性質(zhì)

2023-02-16

碳黑表面的官能團(tuán)和邊緣評(píng)估對(duì)于材料設(shè)計(jì)至關(guān)重要。含氧的表面官能團(tuán)尤為重要，它極大地影響催化性能和電化學(xué)特性。因此，通過(guò)使用升溫脫附法（程序升溫脫附：TPD），GCBs（石墨化碳黑：#3845）和NGCB（碳黑：#51）在惰性氣流下加熱， H₂O、H₂、CO、CO₂發(fā)生分解和脫附，含氧表面官能團(tuán)被量化，繼而表面官能團(tuán)可以被量化。全自動(dòng)化學(xué)吸附儀BELCAT II 用于此測(cè)試。從50°C 升溫到 1000°C 的 He 氣體流中，1g 左右的碳黑在高溫下進(jìn)行脫附，使用 TCD（ CATII中內(nèi)置）或四極桿在線質(zhì)譜儀（BELMass） 來(lái)分析脫附氣體的峰的譜圖。

圖1和圖2顯示了GCB和NGCB的脫附譜圖（脫附氣體分析）。雖然 GCB 正在3000 K溫度下進(jìn)行處理，但可以猜想少量的 H₂O、CO、CO₂ 仍處于邊緣。另一方面，NGCB的官能團(tuán)是GCB的25至100倍，因此可以說(shuō)表面是異質(zhì)的。結(jié)果歸納見表1（單位面積的分子數(shù)）。有關(guān)各類碳的脫附溫度和含氧官能團(tuán)之間的關(guān)系，請(qǐng)查閱下方參考文獻(xiàn)。

表1 GCB、NGCB的升溫脫附譜圖計(jì)算的分子數(shù)（單位面積）

本文中TPD 的結(jié)果與第19篇文章中的 GCB 以及從αs 曲線和微分吸附熱分析得出的 NGCB 的表面特性評(píng)估非常一致。

參考文獻(xiàn)：Eiyuki Takaki Carbon (No. 237) p.67-71