Micromeritics AutoChem 系列產品是應用廣泛并被頻繁引用的催化劑表征系統。該系統除用于化學吸附和程序升溫分析外，也可作為單組分氣體穿透曲線分析儀，支持獨立控制 Carrier、Preparation 和 Loop 氣體流速。本文將介紹在 AutoChem III 化學吸附儀上聯用質譜儀進行穿透曲線分析的全過程。

實驗方法

選擇標準參考材料沸石 13X，進行 CO₂ 吸附穿透曲線的測試。

圖 1 展示了 AutoChem 用于穿透曲線分析的工作示意圖。

樣品原位活化：N₂ 氛圍（流速 20 ml/min）中，以 10 °C/min 的速率加熱至 200 °C，保溫 12 小時。活化后，在 N₂ 氛圍（流速 20 ml/min）中將樣品冷卻到分析溫度 30 °C，并開啟質譜儀。

圖1. CO₂ 穿透分析 AutoChem 工作示意圖

死時間測量：在穿透分析前，需要先計算穿透系統的死時間。死時間是指氣體從穿透系統流經至質譜儀所需的時間。在 Carrier 中打開 20 ml/min N₂，Loop 中打開 20 ml/min He，切換 Blending 混氣閥將 He 混入 N₂ 開始記錄時間，Blending 混氣閥開啟與質譜儀檢測到 He 信號之間的時間差即為死時間。重復測量后確定 20 ml/min 氣流下的系統死時間為 14.5 秒。將 Blending 混氣閥再次切換到原始狀態。

CO₂ 吸附穿透分析：將 Loop 氣從 He 切換為 CO₂（20 ml/min）。等待 10 分鐘，穩定氣流后切換 Blending 混氣閥將 CO2 混入 N₂，開始穿透分析，通過質譜儀記錄 CO₂ 和 N₂ 氣體組分隨著時間的變化。

實驗結果

實驗結果如圖 2 所示：沸石 13X 在常溫條件（30°C）下對 CO₂表現出強吸附能力，吸附容量達到 4.53 mmol/g。此外，穿透曲線陡峭，表明系統中幾乎不存在傳質限制。

圖2. 沸石 13X 的 CO₂ 吸附穿透曲線

總結

AutoChem 是進行單組分氣體穿透分析的理想設備。通過沸石 13X 的 CO₂ 吸附驗證了其性能，在 30 °C、20 sccm 流速條件下，CO₂ 吸附容量達到 4.53 mmol/g。

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