該反應(yīng)中產(chǎn)生的氮?dú)獾牧咳Q于表面金屬原子的量。然而，BELCAT II使用熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD），不僅可以檢測(cè)氮?dú)?，還可以同時(shí)檢測(cè)N₂O。為了分別檢測(cè)氮?dú)夂蚇₂O，有必要分離氮?dú)夂蚇₂O。

有三種分離方法：（1）利用N₂O（沸點(diǎn)：-88.5°C）和氮?dú)猓ǚ悬c(diǎn)：-195.8°C）之間的沸點(diǎn)差，通過(guò)液氬冷阱（-185.7°C）除去N2O，（2）通過(guò)分子篩阱除去N₂O，以及（3）利用通過(guò)色譜柱的速度差， 使用分離柱單獨(dú)檢測(cè)N₂O。

在本報(bào)告中，由于液氬冷阱需要液氬的缺點(diǎn)以及需要校準(zhǔn)檢測(cè)到的氮?dú)?，因此使用分離柱代替液氬冷阱。

分離后，僅通過(guò)分析N₂O峰，可以像在正常脈沖吸附測(cè)試中一樣自動(dòng)計(jì)算金屬分散度。 

化學(xué)計(jì)量比：SF取決于金屬的氧化狀態(tài)：Cu(II)O為1，Cu(I)₂O為2，依此類推。該值表示一個(gè)N₂O分子氧化了多少個(gè)金屬原子。

2. 測(cè)試方法

N₂O脈沖測(cè)試是通過(guò)將N₂O氣體脈沖到載氣流中的預(yù)處理樣品中來(lái)進(jìn)行的。以下兩點(diǎn)對(duì)于測(cè)試很重要。

① 使用TCD檢測(cè)器時(shí)，氦氣用作載氣。這是因?yàn)闅鍤庠贜₂/N₂O的導(dǎo)熱系數(shù)上沒(méi)有太大差異。

② 設(shè)置脈沖引入量，以便在2到3個(gè)脈沖內(nèi)達(dá)到飽和。過(guò)多或過(guò)少都會(huì)降低測(cè)試的準(zhǔn)確性。

預(yù)處理

N₂O脈沖測(cè)試會(huì)氧化金屬表面。在預(yù)處理中必須還原所有金屬表面。

因此，通過(guò)在高溫下循環(huán)氫氣進(jìn)行預(yù)處理以進(jìn)行還原。但是，如果溫度過(guò)高，可能會(huì)發(fā)生燒結(jié)或再分散，如果溫度過(guò)低，則存在還原不足的風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)事先通過(guò)TPR（程序升溫還原）測(cè)試確定還原溫度，并在溫度條件下進(jìn)行還原。

3. 測(cè)試示例

作為典型案例，我們?cè)贑u負(fù)載催化劑上進(jìn)行了N₂O脈沖測(cè)試。

預(yù)處理

H₂還原：60min，250°C

樣品：Cu/Al₂O₃，50mg

負(fù)載量：30wt %

測(cè)試溫度：50°C

載氣：He

脈沖氣體：N₂O （引入體積：約 1 ml）

化學(xué)計(jì)量系數(shù)：2

色譜柱：活性炭 250mm

測(cè)試裝置：BELCAT II

藍(lán)色圓圈表示N₂，紅色圓圈表示N₂O。

測(cè)試基于N₂O的面積值來(lái)計(jì)算結(jié)果。

吸附體積Vm：1.18 cm3/g

金屬分散度Dm：2.23%

金屬表面積Am(樣品)：4.31 m2/g

金屬表面積Am(金屬)：14.4 m2/g

平均粒徑lm：46.9 nm

以下是上文測(cè)試原理中提到的液氬阱和分子篩阱去除N₂O的比較。

在液氬阱的情況下，基線會(huì)受到輕微干擾。在預(yù)處理完成后，需要補(bǔ)充液氬，保證在脈沖測(cè)試過(guò)程中液位不會(huì)下降得太快。這里存在一種風(fēng)險(xiǎn)，在測(cè)試完成后，液化的N₂O可能會(huì)迅速蒸發(fā)。

分子篩阱具有穩(wěn)定的堿性，但吸附過(guò)N₂O后需要在每次測(cè)試后加熱和解吸。

此外，這兩種方法需要量化產(chǎn)生的N2量，這使得測(cè)試變得復(fù)雜，因?yàn)樗枰c測(cè)試分開(kāi)校準(zhǔn)。

總結(jié)

眾所周知，N₂O脈沖是評(píng)估不吸附CO或H₂的金屬負(fù)載催化劑的金屬分散度的有效方法，并且已經(jīng)表明，使用我們的催化劑分析儀[BELCAT]及其可選色譜柱可以輕松測(cè)試。

然而，也有報(bào)道稱，N₂O脈沖不僅會(huì)逐漸氧化表面，還會(huì)氧化內(nèi)部，高估了金屬分散度，因此應(yīng)仔細(xì)評(píng)估測(cè)試結(jié)果。