Catalisador de Quimiossorção/TPD por FTIR
Catalisador de Quimiossorção/TPD por FTIR - AMI 300IR
Técnicas de quimissorção e dessorção térmica, como TPD (dessorção programada por temperatura), têm sido amplamente utilizadas para a caracterização de catalisadores. Estas técnicas baseiam-se apenas na observação de gases evoluídos a partir de uma superfície de catalisador, conforme detectado por um detector de condutividade térmica (TCD) ou, em alguns casos, um espectrômetro de massa. Com essas técnicas é possível aprender sobre o número e a força dos sítios, mas não sobre a natureza dos sítios, o tipo de adsorção ou se existem vários tipos de sítios. Para superar essa desvantagem, a Altamira desenvolveu o AMI-300IR, que combina todas as técnicas AMI padrão com observação em tempo real da superfície do catalisador por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR).
CÉLULAS DE TRANSMISSÃO IR
Como parte do desenvolvimento deste novo produto, a Altamira projetou uma variedade de células de transmissão IR aquecidas que se encaixam confortavelmente em instrumentos FTIR comerciais e que, por sua vez, se encaixam na cavidade do forno de um AMI-300 padrão.
Uma amostra pode ser preparada na forma de wafers finos de catalisador auto-suportado, pressionando aproximadamente 100 mg de pó de catalisador em um disco e, em seguida, prendendo-o em um suporte de catalisador proprietário dentro da célula IR. O feixe IR pode, assim, passar através do wafer do catalisador. As Figuras 2 e 3 mostram um esquema da célula e uma fotografia de uma célula real, respectivamente.
A amostra pode então ser submetida a todos os procedimentos padrão do AMI-300 enquanto monitora a superfície do catalisador e os adsorvatos por meio do espectrômetro de infravermelho. Ao mesmo tempo, o gás efluente pode ser monitorado usando o TCD padrão do instrumento ou um espectrômetro de massa opcional.
Desta forma, pode-se coletar informações, em tempo real, sobre o que realmente está ocorrendo na superfície de uma amostra.
Detecção de Quimissorção de Pulso por IR
A detecção de infravermelho também pode ser usada durante os procedimentos de quimiossorção de pulso para determinar o(s) modo(s) de adsorção em diferentes coberturas. A Figura 8, abaixo, ilustra a adsorção de CO na platina à medida que a cobertura aumenta. Mesmo em baixas coberturas, todo o CO é adsorvido em um único modo, linearmente, e não há evidência de CO “em ponte”. Esses tipos de observações só podem ser alcançados usando a detecção IR, pois envolve olhar para a superfície real do catalisador e não para os gases evoluídos.
DIFERENCIAÇÃO ENTRE SÍTIOS ÁCIDOS DE BRØNSTED E LEWIS USANDO A QUIMIOSSORÇÃO DE AMÔNIA
A amônia pode ser usada como uma molécula sonda para determinar a magnitude e o tipo de sítios ácidos em um catalisador. Abaixo, na figura 9, está um exemplo de amônia adsorvida em um material de sílica-alumina. Três bandas largas foram identificadas como pertencentes à amônia adsorvida, em aproximadamente 1760, 1480 e 1380 cm-1. A banda em 1480 cm-1 pode ser atribuída à amônia adsorvida em sítios ácidos de Brønsted, as outras à amônia adsorvida em sítios Lewis (ver, por exemplo, M. Niwa et al., J. Phys. Chem. B, 110 (2006) pág. 264). Realizando experimentos com temperatura programada e seguindo a absorbância das três bandas em função da temperatura, é possível medir as isóbaras para cada tipo de adsorção e examinar a força de cada adsorção em particular. Essas isóbaras são mostradas na figura 10. Pode-se ver a partir desses dados que a adsorção refletida na banda de 1380 cm-1 é mais forte do que as outras duas, talvez indicando uma ligação do tipo Lewis mais forte.
CARACTERIZAÇÃO DO CATALISADOR
O AMI-300IR apresenta uma extensão de nossos instrumentos de caracterização de catalisador AMI que, em várias formas, foram fabricados desde 1984. O uso de FTIR em tempo real, quando combinado com nossos outros detectores padrão, pode agora fornecer ao pesquisador de catalisador não apenas o número e a intensidade dos sítios, mas também com a natureza da adsorção.