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譜策ProC-1C原位催化光電離質譜儀產品特點

• 可對光、熱、電誘導催化氣相產物進行在線監測

• 可探測自由基、甲醛、烯酮等不穩定中間產物(反應器選配)

• 采樣速度快(秒量級)

• 無需色譜分離，無極性歧視

• 可通過切換閥門，對多個反應通道進行同時監測(閥門選配)

• 專業催化、熱解產物數據庫

• 固定溫度、程序升溫產物在線監測

• 可與熱重、紅外光譜儀聯用

譜策ProC-1C原位催化光電離質譜儀基本性能指標的設置說明

• 溫度調節范圍25 ~ 1200 °C，壓力調節范圍1 Torr ~0.5 MPa

• 質量檢測范圍1-450 amu

• 檢測限0.1ppm

• 質譜分辨率 >3000@(m/z=92)

• 自動數據采集及分析程序

附屬設備

• 常壓熱解反應器

• 反應溫度：室溫~1200 ℃

• 真空度：常壓

• 材質：剛玉/石英

• 低/高壓熱解反應器

• 工作溫度：室溫~1200 ℃

• 真空度：10-1Pa-0.5MPa(基于真空泵的選擇)

• 材質：剛玉/石英

主要附件(選配)：

• 多通道切換閥門

• 原位熱催化反應器

• 原位光催化反應器

• 燃燒反應器

• 流動管反應器

• JSR反應器

• 氣相色譜、紅外、熱重接口及操作軟件

應用場景

• 熱解/燃燒反應

• 光/熱催化反應

• 低溫氧化反應

• 烘烤/熱脫附

• 應用領域

• 石油化工/煤化工

• 固廢/生物質

• 食品加工

• 卷煙

• 發酵

• 環境監測

應用范例

甲烷氧化偶聯(OCM)反應中間體探測

可對甲基自由基、過氧甲基自由基、甲醛等活潑中間體進行原位捕獲和探測

卷煙熱解產物監測

可觀察熱解產物在不同熱解溫度的分布和強度區別(m/z=162為尼古丁)

聚乙烯催化熱解產物監測

聚乙烯加入HZSM-5催化劑后，可觀察到部分催化熱解產物選擇性顯著增加

甲醇制烯烴(MTH)產物動態監測

可獲得甲醛(積碳中間體)和其他產物在不同催化劑上的生成和轉化過程

煤熱解產物監測

可在線觀察到大量烴類熱解產物生成

質譜-紅外聯用研究MTH反應

同時獲得氣相脫附產物和吸附產物譜圖

使用總結：

• 在氣固相催化科學研究中，反應機理一直受到人們關注。為了研究機理，要建立各種表征手段以獲得實驗證據。氣固相催化過程會產生大量吸附態和氣相反應中間體，甚至短壽命自由基。近年來發展起來的原位催化紫外光電離質譜，可通過分子束取樣和光電離技術，獲得氣相短壽命自由基等中間體信息，在已FTO、OCM、MTH等反應體系機理研究中發揮了重要作用，相關研究成果發表在Science等期刊。

• ProC-1C型原位催化光電離質譜不僅可以在秒量級時間內獲得穩定氣相催化產物信息，還可以對甲基自由基、過氧甲基自由基、甲醛等活潑中間體進行原位捕獲和探測，對研究氣固相催化反應機理有重要的意義。該型原位催化紫外光電離質譜質量分辨率超過3000，靈敏度達到10ppb，參數合理。

在催化科學的研究中，對反應機理的認識十分重要，但是機理的研究通常并不容易，需要結合大量實驗證據和表征手段。在氣固相催化反應的研究中，使用最多的催化劑評價裝置主要是固定床催化反應器，反應器出口連接氣相色譜，可以實現對反應穩定產物的分析，進而實現對催化劑性能的分析。但是單純對反應產物的研究無法深入認識催化反應過程的全貌，因為許多關鍵的反應中間產物十分不穩定或極難捕獲，在常規的產物分析中丟失了這部分信息。因此在催化研究中經常要結合紅外、紫外、核磁等手段來研究催化反應中的物種變化，進而獲知催化劑表面發生的反應。而對于氣相的活潑中間體而言，原位質譜是目前最有力的檢測方法之一。

原位催化質譜在氣固相催化領域的應用

近年來，光電離質譜在催化領域的應用為一些關鍵反應的機理認識提供了極大的幫助。利用低壓催化反應器結合光電離質譜，可以對合成氣制烯烴反應的中間產物進行了探測，確認乙烯酮是合成低碳烯烴的關鍵中間產物，即CO和H2首先在金屬氧化物表面被活化形成含有CH2的化合物，隨后生成乙烯酮，乙烯酮經氣相擴散進入SAPO沸石孔道內，在酸性位點上轉化為低碳烯烴，這一機理認識促進了對催化劑的設計，使產物選擇性遠超傳統費托合成的極限(圖1)。

圖1. 合成氣制烯烴反應的光電離質譜解析

在甲烷氧化偶聯反應中，低壓反應器結合光電離質譜方法可對甲基自由基、過氧甲基自由基、甲醛等活潑中間體進行原位捕獲和探測(圖2)，對該過程中氣相反應機理的建立提供了幫助。

圖2. 甲烷氧化偶聯反應中的光電離質譜解析

在甲醇制烯烴反應中，上述方法可對活潑中間體甲醛直接捕獲，并可獲得甲醛及其他產物在誘導期至失活期的動態變化過程(圖3)。

圖3. 甲醛的捕獲和動態變化過程

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