程序升溫脫附（TPD）表征碳黑的表面性質

2023-02-16

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