程序升溫脫附(TPD)表征碳黑的表面性質
碳黑表面的官能團和邊緣評估對于材料設計至關重要。含氧的表面官能團尤為重要,它極大地影響催化性能和電化學特性。因此,通過使用升溫脫附法(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發生分解和脫附,含氧表面官能團被量化,繼而表面官能團可以被量化。全自動化學吸附儀BELCAT II 用于此測試。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行脫附,使用 TCD( CATII中內置)或四極桿在線質譜儀(BELMass) 來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的官能團是GCB的25至100倍,因此可以說表面是異質的。結果歸納見表1(單位面積的分子數)。有關各類碳的脫附溫度和含氧官能團之間的關系,請查閱下方參考文獻。
表1 GCB、NGCB的升溫脫附譜圖計算的分子數(單位面積)
本文中TPD 的結果與第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 的表面特性評估非常一致。
參考文獻:Eiyuki Takaki Carbon (No. 237) p.67-71