Summary
Hier vorgestellte ist ein Protokoll für den Betrieb eines Mikromaßstab temperaturprogrammierten Reaktor zur Auswertung der katalytischen Leistung von Molybdäncarbid während Essigsäure Desoxygenierung.
Abstract
Temperaturprogrammierte Reaktion (TPRxn) ist ein einfaches aber leistungsstarkes Werkzeug für das Screening von festen Katalysatorleistung bei einer Vielzahl von Bedingungen. A TPRxn System umfaßt einen Reaktor, Furnace-, Gas- und Dampfquellen, Flußsteuerung, Instrumentierung Reaktionsprodukte (beispielsweise Gaschromatographen) und Instrumentierung zur Überwachung der Reaktion in Echtzeit (beispielsweise Massenspektrometer) zu quantifizieren. Hier wenden wir die TPRxn Methodik Molybdäncarbid Katalysatoren für die Desoxygenierung von Essigsäure, eine wichtige Reaktion unter vielen in der Modernisierung / Stabilisierung von Biomasse Pyrolysedämpfe zu studieren. TPRxn wird verwendet , Katalysatoraktivität und Selektivität zu bewerten und hypothetischen Reaktionswege zu testen (zB Decarbonylierung, Ketonisierung, und Hydrierung). Die Ergebnisse der Studie TPRxn Essigsäure Desoxygenierung zeigen , dass Molybdäncarbid ein aktiver Katalysator für diese Reaktion bei Temperaturen oberhalb von ca. ist 300 ° C und die Reaktions BevorzugungenDesoxygenierung (dh CO Bindungsbruch) Produkte bei Temperaturen unter ca. 400 ° C und Decarbonylierung (dh CC Bindungsbruch) Produkte bei Temperaturen über ca. 400 ° C.
Introduction
Temperaturprogrammierte Reaktion (TPRxn) ist eine von vielen temperaturprogrammierten Methoden, einschließlich Desorption (TPD), Oxidation (TPO) und Reduktion (TPR) und geht durch Einwirkung eines Katalysators auf einem Reaktanten gleichzeitig mit oder gefolgt von einer stetigen Zunahme Temperatur. 1, 2, 3 TPRxn ist eine transiente Technik , die Informationen über die Katalysatoraktivität und Selektivität als Funktion der Reaktionstemperatur zur Verfügung stellt. 4, 5, 6 Es ist auch eine beliebte Technik: Eine Suche in der 'Reaktionstemperatur programmiert "Keywords in den Literaturausbeuten über 1.000 Quellen unter Berufung auf seine Verwendung.
TPRxn Experimente werden typischerweise in einem Mikroreaktorsystem durchgeführt, mit einem Massenspektrometer ausgerüstet (MS) für die Echtzeitanalyse des Reaktoraustrags und Korrelation von performance mit der Temperatur. Reaktantengase können Massendurchflussregler und Flüssigkeiten eingeführt werden verwendet, kann durch Einblasen von Inertgas durch eine Flüssigkeit über eine Spritzenpumpe oder als Dampf eingebracht werden. Der Katalysator wird häufig in situ vorbehandelte die gewünschte katalytische Phase für die Reaktion zu bilden. Einige Systeme sind mit zusätzlichen Analysegeräten ausgestattet, über die typischen Massenspektrometer, quantitative oder qualitative Information über die Katalysatorselektivität bereitzustellen, Oberflächen vorhandenen Spezies auf dem Katalysator oder Reaktionsmechanismus. Beispielsweise die Temperatur in situ Fourier programmiert Transformations - Infrarotspektroskopie (FTIR) Informationen über die Entwicklung der Oberflächenspezies liefert mit der Reaktionstemperatur variiert. 7, 8 Das TPRxn System in dieser Arbeit demonstriert wird mit einem Gaschromatogramm (GC) zusätzlich zu den typischeren MS ausgestattet. Das GC, ausgestattet mit vier parallelen Spalten, ermöglicht eine genauere quantifizierung der Reaktionsprodukte, sondern wird in Analysefrequenz durch die Zeit, die die Produkte durch die Säulen zu eluieren nimmt beschränkt. Somit kann die Kombination von MS und GC als besonders nützlich für die Kopplung Echtzeitidentifikation mit genauen Quantifizierung der Reaktanten und Produkte.
Hier wenden wir die TPRxn Methodik für die Desoxygenierung von Essigsäure auf Molybdäncarbid Katalysatoren zu untersuchen. Dies ist eine interessante und wichtige Reaktion in der Katalysatorforschung, wie Essigsäure ein nützliches analog für die vielen Carbonsäuren in Biomasse Pyrolysedämpfen ist. 9 Der hohe Sauerstoffgehalt in der Biomasse Pyrolysedämpfe Sauerstoffentfernung erforderlich Kohlenwasserstoffbrennstoffe zu erzeugen, 10, 11, 12 und Molybdäncarbid Katalysatoren Desoxygenierung Leistung gezeigt vielversprechend für viele Biomasse Pyrolyse Dampfmodellverbindungen, einschließlich Furfural, 1-Propanol,Phenole und Essigsäure. 9, 13, 14, 15, 16 ist jedoch die Aktivität und Selektivität der Katalysatoren in Molybdäncarbid Desoxygenierung Reaktionen in Abhängigkeit von der Katalysatorstruktur und der Zusammensetzung, die reagierenden Spezies und den Reaktionsbedingungen.
Die Daten aus TPRxn Essigsäure gesammelt zeigt , dass Molybdäncarbid Katalysatoren für Desoxygenierungen oberhalb von ca. aktiv sind 300 ° C, und wenn sie mit Katalysatorcharakterisierungsinformationen ermöglicht die Quantifizierung der Katalysatoraktivität als Funktion der Temperatur über die Berechnung von Essigsäure Umsatzraten kombiniert. Die TPRxn Ergebnisse zeigen , dass Desoxygenierung (dh CO Bindungsbruch) Produkte bei Temperaturen unterhalb von ca. begünstigt werden 400 ° C und Decarbonylierung (dh CC Bindungsbruch) Produkte sind favorot bei Temperaturen über ca. 400 ° C. Zusätzlich können die Veränderungen in der Aktivität und Selektivität von Molybdäncarbid Katalysatoren unter Verwendung verschiedener Syntheseverfahren hergestellt ( das heißt, die Herstellung von verschiedenen Molybdäncarbid Katalysatorstrukturen und Zusammensetzungen) TPRxn Studien veranschaulichen. Dennoch erhalten der Wert dieser Informationen und, allgemeiner, die erfolgreiche Anwendung von TPRxn experimentellen Daten zu Katalysatordesign und Prozessoptimierung ist eine Funktion der Qualität der Daten. Die sorgfältige Abwägung und das Wissen über die möglichen Schwierigkeiten und Einschränkungen während des TPRxn Verfahren hervorgehoben ist von größter Bedeutung.
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Protocol
ACHTUNG: Bitte Sicherheitsdatenblätter (SDS) für alle Chemikalien vor dem Betrieb eingesetzt. Brennbare Gase können Explosionsgefahren darstellen, wenn in Kombination mit Luft oder Sauerstoff und einer Zündquelle. Wasserstoff ist ein hochentzündliches Gas. Säuren sind ätzend, und im Falle von Haut- oder Augenkontakt sind Reizstoffe und Verbrennungen führen können. Essigsäure ist eine brennbare Flüssigkeit und Dampf und somit kann sich entzünden und / oder in Gegenwart von offenen Flammen, Funken und Oxidationsmitteln explodieren, zusätzlich zu den möglicherweise verursacht schwere Verätzungen der Haut und Augenschäden. Wenn er nicht in einem geschlossenen System oder einem Behälter, sollte Essigsäure innerhalb einer chemischen Abzugshaube gehandhabt werden. Die Gefahren von Nanomaterialien Katalysatoren sind nicht gut verstanden, so dass diese Materialien sollten innerhalb lokale Abgas Beilagen (dh eine chemische Haube) zu reduzieren Exposition behandelt werden. Persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe aus Nitril, Laborkittel, geschlossene Schuhe, die vorne, lange Hosen) sollte getragen werden, während jeder dieser Fördertechnik.
HINWEIS: Das Quadrupol-Massenspektrometer (MS) in dieser Arbeit verwendet wird, mit einem Faraday-Cup-Detektor ausgestattet und arbeitet mit einer Ionisierungsenergie von 70 eV. Zur Quantifizierung aller Reaktionsprodukte, die Mikro Gaschromatographen (μGC) umfasst insgesamt vier unabhängigen Spalten je mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor ausgestattet (TCD). Für Spalte verweisen Typen auf die spezifische Ausrüstung / Materialliste. Reingasfilter werden auf den μGC Trägergase verwendet (He, Ar) -Säule Abbau durch H 2 O, zu verhindern und die Leistung der thermischen Leitfähigkeitsdetektoren zu verbessern. ΜGC Einheiten sind kurz, typischerweise weniger teuer und haben kürzere Abtastzeiten als herkömmliche Gaschromatographen Systeme, sind aber in den Verbindungen beschränkt , die analysiert werden kann (dh am effektivsten für Permanentgase, kurzkettige Kohlenwasserstoffe und niedermolekulare Oxygenate) und begrenzt thermische Leitfähigkeitsdetektoren.
1. SyStamm Vorbereitung
- Ausrüstung Startup
- Überprüfen Sie die MS und μGC eingeschaltet sind, stabilisiert, abgestimmt und die μGC kalibriert. Für Stimmung und Methodenentwicklung des MS und μGC finden Sie in der Bedienungsanleitung des Analysegeräte. Detaillierte Verfahren für μGC Kalibrierung werden an anderer Stelle 17 veröffentlicht, 18, 19, 20, 21, und einen Überblick über die spezifischen Kalibrierungsprozess verwendet hier wird in der Notiz unten dargestellt.
HINWEIS: Die Verbindungen wurden durch Retentionszeit Vergleich mit bekannten Standards identifiziert. Die quantitative Analyse wurde unter Verwendung TCDs durchgeführt, die mit Standards bekannter Konzentrationen kalibriert wurden. Kurz gesagt, wurde jede Gasstandard mit einer zweistufigen Regler nach μGC gefüttert und wurden die Konzentrationen stabilisieren. Sobald Gaskonzentrationen stabilisierend, wie durch die Stabilisierung in den Chromatogramm-Peakflächen belegt, mindestens drei Proben des Kalibriergases Standard aufgenommen wurden. Das Verfahren wurde für alle relevanten Gasnormen wiederholt. Die Responsefaktoren für die einzelnen Arten wurden von der Linie der besten Anpassung der Peakflächen von den dreifachen Kalibrierungsproben als Funktion der bekannten Gasstandardkonzentrationen erzeugt. Die Art und Konzentrationsbereiche in dem Experiment beobachtet, und somit für Kalibrierungen erforderlich, sind in Tabelle 1 dargestellt. Im Allgemeinen wird ein Minimum von drei Kalibrierungspunkte für jede Spezies, den gesamten erwarteten Bereich überspannen, ist bevorzugt. Für relativ nichtflüchtigen (dh niedrigen Dampfdruck) Spezies wie Essigsäure, Erhalt Gaskalibrierungsstandards mit geeigneten Konzentrationen kann schwierig sein, und somit Einzelpunktkalibrierung kann die einzige Option sein. - Zur Vermeidung von Kondensation von Gasphase Reaktanden und Produkte in den Systemleitungen, sicherzustellen, dass die Systemleitungen ausder Reaktor auf die MS und von der MS an die μGC erwärmt auf 84 ° C und 105 ° C bzw. isolierte Heizbänder (Abbildung 1A) und einem Heizband - Temperaturregler. Diese Temperaturen werden auf der Basis der Siedepunkte der Reaktanten und Produktarten, Herstellerspezifikationen für die maximal zulässige Temperatur für Gas zu dem μGC, und der Notwendigkeit, einen ausreichend niedrigen MS Vakuumdruck aufrechtzuerhalten gespeist gewählt.
HINWEIS: Alle Systemleitungen sind 316 / 316L Edelstahl, sofern nicht anders vermerkt. VCR und Kompressions-Armaturen sind ausschließlich über das gesamte System mit einer Ausnahme am Reaktorthermoelement verwendet. Die Armaturen des Quarz "U-Rohr" Reaktor mit dem System Schlauch verbinden, sind VCR; jedoch würde Ultra Torr Armaturen auch unter den in dieser Arbeit verwendeten Bedingungen anwendbar sein. Solch eine Armatur für den Reaktor Thermoelement, in Verbindung mit einem durchgebohrten Vereinigung, so dass die Position des Thermoelement t verwendeto eingestellt werden. Eine Essigsäure kompatibel O-Ring (Perfluorelastomer) ist für diese Armatur verwendet. - Verwenden Sie eine Grobpumpe die MS Druck unter 1x10 -4 Torr zu verringern.
- Power on Turbovakuumpumpe für die MS und die Vakuumpumpe genügend Zeit haben , um die gewünschten Vakuumdrücke (<1x10 -7 Torr) erreichen.
- Füllen Sie Sättiger (Abbildung 1B) mit Eisessig in einem geeigneten belüfteten Abzug durchführen .
- Füllen Sie vorsichtig die Essigsäure in die Sättigungs; minimieren den Kontakt zwischen der Säure und dem Edelstahl "cutting edge", die verwendet werden, um die Versorgung mit dem Kupferdichtung zu vervollständigen.
- Legen Sie eine Kupferdichtung auf der unteren Hälfte der Sättigungsanlage, und richten Sie die obere Hälfte der Sättiger statt.
- Setzen Sie die Schrauben durch die Flanschbohrungen und handfest anziehen in den Scheiben. Verwenden Sie einen Schraubenschlüssel die Schrauben weiter anziehen, abwechselnd Schrauben nach jeder halben Umdrehung eine gleichmäßige Abdichtung zu gewährleisten across die Kupferdichtung.
- Installieren Sie Sättiger auf TPRxn System.
HINWEIS: Wenn die Sättiger installiert wird, müssen die Ausrichtung der Sättiger korrekt ist. Helium sollte das Edelstahlrohr in die flüssige Essigsäure durchströmen, wobei die Dämpfe der Sättiger durch den Luftraum verlassen. Eine unsachgemäße Installation in flüssiger Essigsäure Eingabe der Systemlinien führen könnte.
- Überprüfen Sie die MS und μGC eingeschaltet sind, stabilisiert, abgestimmt und die μGC kalibriert. Für Stimmung und Methodenentwicklung des MS und μGC finden Sie in der Bedienungsanleitung des Analysegeräte. Detaillierte Verfahren für μGC Kalibrierung werden an anderer Stelle 17 veröffentlicht, 18, 19, 20, 21, und einen Überblick über die spezifischen Kalibrierungsprozess verwendet hier wird in der Notiz unten dargestellt.
- Reactor Loading
- Entfernen Sie mit einem sauberen, trockenen, Quarz "U-Rohr" Reaktor (Abbildung 2) aus einem Lager / Trockenofen (nominell bei 110-150 ° C gehalten).
- Nachdem der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt ist, zu laden, eine kleine Menge von Quarzwolle in den Reaktor. Verwenden, um die minimale Menge an Quarzwolle erforderlich, um das Katalysatorbett zu unterstützen.
- Mit einem sauberen, steifen Metalldraht Packungsstange (zB 3/32 "OD, 316 / 316L Edelstahl), drücken Sie vorsichtig die Wolle nach unten das Quarzrohr bis zum Ende des geraden Abschnitts of der Röhre.
- Wiegen 50 mg Katalysator und mischen mit 200 mg Quarz-Chips Kanalisierung zu verhindern und einheitliche Temperatur durch das Katalysatorbett zu gewährleisten. Vor der Verwendung Sieb Quarzchips auf eine Korngröße ähnlich (dh 180-300 um) zu derjenigen des Katalysators (dh 150-250 um) Inhomogenität der physikalischen Mischung zu begrenzen.
HINWEIS: Sieben des Quarzchips zu einer kleineren Partikelgröße in einem größeren Druckabfall über das Katalysatorbett führen. - Verwendung wiegen Papier und einen sauberen Trichter gießen Katalysator / Quarz-Chip-Mischung in den Reaktor, so dass das Katalysatorbett auf der Oberseite der Quarzwolle Unterstützung sitzt.
- ein zweites kleines Stück Quarzwolle auf der Oberseite des Katalysatorbetts Drücken Sie vorsichtig, anstelle des Katalysatorbetts zu sichern.
- Reaktoranlage
- Saubere Reaktor Thermoelement mit Aceton alle Rückstände aus früheren Experiment zu entfernen.
- Installieren Sie den Reaktor durch erste Verbindungs und WIG-htening die Armatur auf der stromaufwärtigen Seite des Katalysatorbettes ( das heißt, der gerade Abschnitt des Quarzreaktorrohr).
- Schließen Sie und die Montage auf der stromabwärtigen Seite des Katalysatorbetts anziehen. Die kurzen Abschnitt aus flexiblem, rostfreiem Stahl Schläuche für diese Montage im System hier gezeigt verwendet mildert mögliche Brüche in den feinen "U-Rohr" Reaktoren während des Reaktor Installation und Deinstallation.
- Stellen Sie den Reaktor Thermoelement-Position durch das Thermoelement durch einen durchgebohrten Fitting schieben, so dass die Spitze des Thermoelement an der Oberkante des Katalysatorbetts sitzt. Das Thermoelement ist auf der Oberseite des Katalysatorbettes angeordnet durch die Quarzwolle eingeschoben werden.
HINWEIS: Ein Perfluorelastomer (FFKM) O-Ring ist kompatibel mit Reaktanten und Produkten, die in diesem Experiment und damit zur Abdichtung der Armatur empfohlen. - Vorsichtig heben durch die "U-tu erlaubt , den Ofen (1C) auf die höchste Stufesein "Reaktor, so dass die obere Kante des Ofens den Reaktor nicht berührt. Sie nicht den Boden des Reaktors ermöglichen den Boden des Ofens zu kontaktieren.
- Wickeln Sie die freiliegenden Abschnitte des "U-Rohr" Reaktor oberhalb des Ofens mit Isolierung.
2. Reactor Startup
- inert Purge
HINWEIS: Das Reaktorsystem und Analysegeräte müssen an einen sicheren Ort auslassen wie eine Abzugshaube, so dass Menschen und andere Laborgeräte, um schädliche Gase und Dämpfe nicht ausgesetzt sind. Stand der Strömung eines Gases zu Beginn der jeweiligen Druckgasflasche und einer zweistufigen Regler Förderventile sollte geöffnet werden. Bei Bedarf sollte der Regler Abgabedruck an den Einlassdruck eingestellt werden, bei dem die zugehörige Massendurchflussregler (MFC) kalibriert wurde. Der Förderdruck von der MFCs sollte nicht mehr als 140 kPa, eine Grenze durch die maximal zulässige Druck am Einlass des μGC definiert.
Hinweis: Sofern nicht anders angegeben, sind alle Drücke bezogen auf lokale Luftdruck (Überdruck) gegeben. Die Zugabe von Wasserfallen auf jede Gaszuleitung wird empfohlen, um jede Spur von Wasser aus dem Gas zu entfernen. - Strömungs UHP He-Gas bei 40 Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) durch die kalibrierte MFC. Diese Strömungsgeschwindigkeit des Systems der Luft und Restgase effektiv zu reinigen innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens (ca. 45-60 min) empirisch ermittelt wurde.
HINWEIS: Die Ventile sind unmittelbar stromabwärts der MFCs platziert Rückfluss von restlicher Essigsäure Dämpfen zu verhindern, die zu den MFCs zu Schäden führen kann. Wenn Gasstrom beginnt, ist es wichtig, Fluss durch die zu beginnenMFCs unmittelbar nach dieser Systemleitungsventile zu öffnen. - Stellen Sie sicher, dass der Systemdruck nicht auf mehr als 7 kPa ansteigt.
HINWEIS: Ein höherer Systemdruck anzeigen kann, daß ein Ventil geschlossen ist, oder daß der Druckabfall durch das Katalysatorbett höher als akzeptabel. Im letzteren Fall mit dem Katalysator die Menge an Quarzchips Erhöhung gemischt kann der Druckabfall über das Katalysatorbett zu verringern. - Mit Hilfe der Computer-Software mit den MS verbunden sind, starten Sie die Online-MS. Stellen Sie die MS von Masse zu Ladung zu scannen (m / z) Verhältnisse von 0 bis 100.
HINWEIS: ein Scan-Modus verwendet, wird bevorzugt unter Verwendung eines selektiven Ionenüberwachung (SIM) Modus, wie es für die Erkennung von unbekannten Produkten ermöglicht. Der Abtastbereich gewählt wird basierend auf Beschränkungen der MS und einem Scan über den Bereich von 0-100 (m / z) ist in der Regel ausreichend für die Analyse der Hauptessigsäurereaktionsprodukte. Falls das Gerät eine größere Reichweite ermöglicht, würde das Scannen bis zu 102 wünschenswert sein, Aufdeckung von Essigsäure anhy enthaltenDride produziert. - Öffnen Sie die MS-Gasentnahmeöffnung Ventil das Vakuum des MS-Systems zu ermöglichen, Gas durch die 1 & mgr; m Öffnung zu ziehen.
HINWEIS: Ein 2 & mgr; m-Filter in einen VCR Dichtung eingebaut wird kurz vor dem Verstopfen der 1 & mgr; m Öffnung zu begrenzen, 1 & mgr; m Öffnung eingebaut. - Purge Luft aus dem Essigsäuresättiger mit UHP er von den Ein- und Auslass Sättiger Ventile zu öffnen und anschließend das Schließen des Sättiger-Bypass-Ventil. Kontinuierlichem Durchblasen durch die flüssige Essigsäure gibt an, dass die Systemleitung Ventile in der richtigen Position befinden, und daß der Sättiger mit der korrekten Orientierung Strömungs installiert wurde. Lassen Sie den Sättiger zu spülen , während die Überwachung der MS - Signal bis N 2 und O 2 (m / z = 28 bzw. 32) sind nicht mehr vorhanden.
HINWEIS: Schritt 2.1.6 kann übersprungen werden, wenn es in früheren Experimenten durchgeführt wurde. - Stoppen Sie den Sättiger Spülung durch den Sättiger Bypass-Ventil Öffnen und Schließen des saturator Einlass- und Auslassventile.
- Weiter Spülen des Systems mit UHP er, bis alle m / z-Signale außer Er (m / z = 4) sind nicht mehr vorhanden ist (möglicherweise 45-60 min je nach Systemvolumen).
HINWEIS: Das System kann unter UHP Er fließen, bis sie bereit bleiben nachfolgenden Schritten zu beginnen.
3. Katalysator Vorbehandlung
- In-Situ Wasserstoff Vorbehandlung
HINWEIS: An diesem Punkt besteht der Katalysator als Molybdäncarbid und wurde synthetisiert ex-situ - Methoden über an anderer Stelle veröffentlicht. 9, 22 Die in-situ Wasserstoff Vorbehandlungsschritt enthalten ist , Oberflächensauerstoff zu entfernen (oft aus dem Sauerstoff Passivierung folgenden Syntheseweg führt), und / oder organischen Liganden zu entfernen, der auf der Katalysatoroberfläche als Ergebnis der Synthese vorhanden sein können.- Weiter UHP Er Flow bei 40 sccm.
- Öffnen Sie die H 2 Tank Flaschenventil. Stellen Sie die beiden-Stufe Regler Förderdruck, wenn nötig, und öffnen Sie den Regler Nadelventil (HINWEIS in 2.1.1 sehen).
- Beginnen H 2 fließen durch die H - 2 - Systemleitung Absperrventil gerade hinter dem H 2 MFC öffnen und die MFC - Einstellung auf 1,3 sccm fließen. Stellen Sie UHP Er bis 36 sccm fließen.
HINWEIS: Eine 3,5% H 2 / He - Gasmischung , die H 2 / He Zusammensetzung unterhalb der unteren Explosionsgrenze von Wasserstoff zu halten gewählt wird (4%). Die Strömungsrate von 37,3 sccm gewählt wird , das gewünschte Mischungszusammensetzung die Strömungsbereich Beschränkungen der MFCs auf unserem System gegeben zu erreichen, eine stetige Versorgung mit H 2 während der Katalysatorvorbehandlung zu gewährleisten, und einen Systemdruck unter 140 kPa aufrechtzuerhalten . - Lassen Sie die Gasphase Konzentrationen von H 2 und He zu stabilisieren (30-45 min) durch die Überwachung der MS - Signale m / z = 4 und 2 für He und H 2.
- Geben Sie das Temperaturprogramm in den Ofen-Controller. Ein typisches Temperaturprogramm ist eins folgt: Rampe von Raumtemperatur bis 400 ° C bei 5 ° C / min, 2 h bei 400 ° C zu halten.
HINWEIS: Die Reduktionstemperatur und Haltezeit sind oft materialabhängig und empirisch ermittelt. Hier wurden diese Werte auf Basis von vorherigen temperaturprogrammierten Reduktionsstudien von Molybdäncarbid Katalysatoren bestimmt , die anzeigen , wenn O & sub2 ; -Entfernung von H 2 als H 2 O vollständig ist. Als Beispiel für bulk orthorhombischen β-Mo 2 C betrug die O & sub2 ; -Entfernung vollständige folgenden 2 h bei 400 ° C. Die Anstiegsrate von 5 ° C / min ist ausreichend langsam, um die Vorbehandlung ist nicht schädlich für den Katalysator, um sicherzustellen, und schnell genug in einer angemessenen Zeitspanne zu vervollständigen. - Beginnen Sie mit dem Temperaturprogramm.
- Wenn das Programm beendet ist , kann der Reaktor in strömendem 3,5% H 2 / He auf Umgebungstemperatur abkühlen.
4. Essigsäure temperaturprogrammierte Reaktion (TPRxn)
- Starten eines Experiment
- Weiter fließt UHP He und H 2 bei Fließgeschwindigkeiten von 36 bzw. 1,3 sccm sind.
- Beginnen Sie den Fluss von Essigsäuredämpfe durch den Reaktor durch den Einlass und Auslass Sättiger Ventile zu öffnen und anschließend das Schließen des Sättiger-Bypass-Ventil.
- Route Gasstrom zum μGC durch Umschalten des Dreiwegeventils nach dem Reaktor von seiner aktuellen Position zu der Position μGC (Gas aus dem Reaktor zu dem lokalen Luftauslasses sendet).
ANMERKUNG: Der Systemdruck sollte zu erhöhen beginnen. Dieser Druckanstieg ist wegen der Druckabfall durch das 1/16 "Schlauch in der μGC Einheit verwendet und sollte nicht zu überschreiten 140 kPa (Diese Begrenzung beruht auf den Einlass des μGC auf dem maximal zulässigen Druck) zugelassen werden. - Lassen Sie den Systemdruck und Gasphasenkonzentration von Essigsäure zu stabilisieren (erfordert 60-90 min auf Systemvolumen abhängig).
HINWEIS: Acetic acid Konzentration kann von m / z = 43 und 60. Der Systemdruck typischerweise die Daten in Echtzeit durch die Visualisierung auf der MS verfolgt werden bei etwa 130 kPa stabilisiert. - Programm die Ofentemperaturregler von Raumtemperatur bis 600 ° C bei 10 ° C / min bis Rampe.
HINWEIS: Die Anstiegsrate von 10 ° C / min ist ausreichend langsam, gut aufgelöste Daten als Funktion der Temperatur zu erhalten und jede Zerstörung des Katalysators zu vermeiden, aber ausreichend schnell das Experiment innerhalb einer angemessenen Frist zu vervollständigen, und ohne wesentliche Katalysator Deaktivierung. - Beginnen μGC Proben so oft wie möglich zu sammeln.
HINWEIS: Die μGC hier verwendete Methode erlaubt zum Abtasten einmal alle 5,5 min. Die MS-Daten sollten umfassen die Temperatur gegenüber der Zeit-Daten und die μGC Daten sollten mit Temperatur korreliert werden, um Daten Zeitstempel, so dass sowohl die MS und μGC synchronisiert umfassen. - Beginnen Sie mit dem Temperaturprogramm unmittelbar nach dem Start uGC-Proben.
- Stoppen eines Experiment
- Wenn die Temperaturprogramm abgeschlossen ist, stoppen Sie die μGC Sequenz.
- Mit Hilfe der Computersoftware mit der MS verbunden sind, schalten Sie den MS.
HINWEIS: Lassen Sie die MS Turbopumpe 'auf', wenn die MS in den nachfolgenden Experimenten verwendet werden. - Schließen Sie die 1 & mgr; m MS Strangabsperrventil.
- Laden einer μGC Methode, die die Säulentemperaturen auf ihre maximal zulässige Grenze setzt, wie vom Hersteller empfohlen.
HINWEIS: Trägergase zum μGC muss eingeschaltet bleiben. Diese "Bakeout 'Methode wird vom Hersteller empfohlen (clean) Sauerstoff, Wasser zu entfernen, und hoch siedende Verbindungen aus den μGC Säulen. - Absperren Wasserstoffstrom durch die H 2 MFC auf 0 sccm Einstellen und Schließen des H 2 Absperrventil.
- Erlauben der Reaktor auf Umgebungstemperatur abkühlen, während das System mit strömendem UHP er bei 40 sccm gespült.
- Wenn kühl, Schalten Sie UHP Er fließen, und lassen Sie das System Umgebungsdruck zu erreichen.
- Sobald bei Umgebungsdruck, Routen Gas an die lokale Abluftöffnung mit der Drei-Wege-Ventil.
5. Reaktor Entladen
- Deinstallieren eines Reactor
- Stopp UHP Er Fluss durch die Er MFC auf 0 sccm Einstellung. Schließen Sie die UHP Er Linie Absperrventil unmittelbar nachgeordnete des He MFC.
- Lösen Sie das Ultra-Torr Thermoelement Montage und ziehen Sie das Thermoelement nach oben und weg von dem Katalysatorbettreaktor Entfernung zu erleichtern.
- Deinstallation des Reaktors , indem zuerst die Montage auf der stromabwärtigen Seite des Reaktors trennen (dh der Armatur an dem flexiblen Rohr aus rostfreiem Stahl verbunden).
- Ziehen Sie den Beschlag auf der stromauf gelegenen Seite des Reaktors.
- Entfernen Sie den Reaktor aus dem System und den Transport zu einem Abzug durchführen.
- Reaktorreinigung
- Arbeite ichng in einer chemischen Abzugshaube mit einem sauberen, korrosionsbeständigen Draht (zB 24 Gauge Nichromdrahtes) das Stück Quarzwolle auf der Oberseite des Katalysatorbetts zu entfernen.
- Gießen des gebrauchten Katalysators in ein Probengefß bei Nachreaktion Charakterisierung zu halten, ist zu einem späteren Zeitpunkt gewünscht wird.
- Wie in 5.2.1, verwenden Sie den Draht das restliche Stück aus Quarzwolle zu entfernen.
- Reinigen der Innenseite des Reaktors mit Aceton.
HINWEIS: Ein Rohrreiniger verwendet werden in Verbindung mit Aceton kann das Innere des Reaktors zu schrubben, wenn eine Rest Kohlenstoff vorhanden ist. - Speichern von in den Reaktor in einem Ofen bei 110 ° C Restwasser zu entfernen. Wenn ein Gerät nicht verfügbar ist, kann der Reaktor trocken geblasen werden mit einer Druckluftleitung in einer chemischen Abzugshaube und in einem Exsikkator gelagert.
6. Datenanalyse
- MS Entfaltungs
HINWEIS: Das Verfahren für MS Entfaltungs wird hier kurz skizziert. Siehe recenEine vollständige Übersicht der Entfaltungs Essigsäure TPRxn MS-Daten tly Literatur veröffentlicht. 9, 23- Mit der MS-Software, laden Sie einzelne m / z-Verhältnis-Daten in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur ab.
- Die Anpassung eines Verfahrens , die von Zhang et al. 24, richtig für überlappende MS - Signale für einzelne Arten Massenfragmentierungsmuster mit (Diskussion Abschnitt weiter unten).
- Korrektur der entfalteten MS - Daten ähnlich dem Verfahren von Ko et al., 25, für die relativen Unterschiede in Ionisationseffizienz, Quadrupol Übertragung und Elektronenvervielfacher Zunahme.
- Verwenden Sie die normierten und korrigierten Daten semi-quantitative Informationen in Bezug auf die Leistung des Katalysators zu gewinnen.
- μGC Datenintegration und Analyse
- Mit Hilfe der μGC Software integrieren Chromatogrammpeaks.
- Mitverwandeln sich die Responsefaktoren aus der μGC Kalibrierung in Abschnitt 1.1.1 diskutiert erzeugt, Peakflächenzählwerte in molaren Zusammensetzungsdaten für jede beobachtete Spezies.
- Siehe aktuelle Literatur für eine detaillierte Erklärung der μGC Datenanalyseverfahren und die quantitative Informationen, die sie zur Verfügung stellen kann. 22
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Representative Results
Die Online-MS bietet die Möglichkeit, die Gaszusammensetzung am Reaktorausgang in Echtzeit zu analysieren. Die Online-MS ist nicht mit einem Gerät gekoppelt Produkte vor der Analyse zu trennen, und somit zur Bestimmung von Arten ist eine Herausforderung, wenn die Muster zwischen den Verbindungen mit überlappenden Masse Fragmentierung zu unterscheiden. Wie in Tabelle 2 gezeigt, viele der üblichen Produkte aus Essigsäure TPRxn Experimente werden durch mehrere gemeinsame m / z Signale gekennzeichnet. Dekonvolution der MS-Daten (m / z = 1 bis 100 als Funktion der Temperatur) ermöglicht eine semi-quantitative Daten erhalten werden, da die MS die Signalintensität für eine bestimmte Art in etwa proportional zu dem Partialdruck dieser Art ist. 26, 27 Nach Deconvolution sind die Daten normiert und korrigiert wird , und kann somit verwendet werden semiquantitativ Informationen wie Eduktumsatz und Relativ zu sammeln ,e Produktkonzentration als Funktion der Reaktionstemperatur (Abbildung 4).
A μGC ist auch mit dem System für eine genauere Quantifizierung der Reaktanden und Produkte enthalten, während die zeitliche Auflösung für die Analyse TPRxns erforderlich gehalten wird. Die μGC Methode von unserer Gruppe begrenzt die Frequenz der Probenentnahme zu Intervallen von etwa 5,5 min (bei 10 ° C / min Aufheizgeschwindigkeit, dies zu einer Probe entspricht etwa alle 55 ° C). Die Zeit zwischen den Proben wird durch das Verfahren beschränkt , erforderlich , um sowohl die Elution und Trennung von Kohlenmonoxid zwischen H 2 und He in Spalte 1 der GC zu erzielen. Die 5 und 6 zeigen repräsentative Daten für eine Studie der Essigsäure Desoxygenierung Aktivität und Selektivität von Molybdäncarbid Katalysatoren mit unterschiedlichen Strukturen, Morphologien und Zusammensetzungen zu vergleichen. In dieser Arbeit, Nanopartikel MoC 1-x (NP-MoC <sub> 1-x) wurden mit und ohne einem SBA-15 - Vorlage und mit bulk MoC 1-x und bulk Mo 2 C 5 veranschaulicht synthetisiert , um die Verwendung von μGC Daten, kombiniert mit der Katalysatorcharakterisierungsinformationen, Essigsäure zu erzeugen ( 5A) und H 2 (5B) Fluktuationsraten (TOR) in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur ab . Die Ergebnisse zeigen , dass das Templat NP-MoC 1-x / MsbA demonstriert größer Essigsäure TOR und damit eine größere katalytische Aktivität, im Vergleich zu dem untemplated NP-MoC 1-x, und ähnliche TOR Essigsäure im Vergleich zu den Schütt Molybdäncarbid Katalysatoren unter 400 ° C. Oberhalb 400 ° C zeigte das Templat Katalysator größer TOR Essigsäure als eine der anderen untersuchten Katalysatoren. Der H 2 TOR niedriger war auf den Nanopartikel - Katalysatoren als auf den Bulk - Katalysatoren bei allen Temperaturen untersucht. Die 6A und 6B zeigen Daten fürdie Reaktionsselektivität zu Decarbonylierung und Decarboxylierung (DCO, die Summe der Selektivitäten für CH 4, CO 2 und CO) und Ketonisierung (KET, Selektivität zu Aceton) jeweils als Funktion der Reaktionstemperatur von μGC Abtastung während TPRxn Experimenten erhalten. Beide Nanopartikelmaterialien (NP-MoC 1-x und NP-MoC 1-x / MsbA) zeigten höhere Selektivität zu KET über 400 ° C als ihre Pendants bulk. Im Lichte von Säure und H-site Titrationsdaten schlossen die Autoren, dass die höhere Selektivität KET zu einer Zunahme in der Fraktion der starken Säurestellen in bezug auf die Schüttgut zurückgeführt wurde. Weiterhin Basierend auf diesen Ergebnissen wurde das Verhältnis von sauren Zentren zu H-Seiten als eine Schlüsseleigenschaft identifiziert in Essigsäure Desoxygenierung Leistung zu bestimmen. In den Figuren 5 und 6, die Fehlerbalken für jeden Datenpunkt werden auf Basis von Daten für mindestens 3 Wiederholungsexperimenten gewonnen.
Abbildung 1. TPRxn Ausrüstung. (A) Wrapped Wärme - Band. Das Wärmeband wird mit Hochtemperatur-Isolierband auf dem rostfreien Rohr aufgenommen und mit zwei Schichten von Wärmeisolierung abgedeckt. (B) Essigsäuresättiger. (C) Keramikofen. (D) Knockout Gefäß bei Tiefpunkt im TPRxn System vor dem μGC. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2. Quartz "U-Rohr" Reaktor. (A) installiert Quarz "U-Rohr" Reaktor für Essigsäure TPRxn verwendet. (B) Close-up von Molybdäncarbid KatalysatorBett und Thermoelement. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3. Prozessfließbild. Das Verfahrensflussdiagramm für das System TPRxn. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4: Repräsentative Analyse von MS - Daten nach Entfaltungs. (A) Umwandlung von Essigsäure und Wasserstoff und die (B und C) relativen Konzentrationen von Produkten während Essigsäure TPRxn einen Molybdäncarbid Katalysator. Reprinted mit freundlicher Genehmigung aus [9]. Copyright 2016 American Chemical Society. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 5: Essigsäure und Wasserstoff Fluktuationsrate von μGC Daten. Die (A) Essigsäure und (B) Wasserstoff Fluktuationsrate (TOR). Die TOR-Werte wurden durch Normalisieren Essigsäure und Wasserstoffumwandlung durch die Anzahl der säure- und H-sites berechnet jeweils auf die katalytischen Materialien. Fehlerbalken wurden aus mindestens 3 Wiederholungsversuchen bestimmt und stellen den Standardfehler in den Daten. Adaptiert mit Erlaubnis von [22]. Copyright 2016 Angewandte Chemie International Edition. Bittehier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 6: Selektivität während Essigsäure TPRxn Experimente. Die Selektivität zu (A) Decarbonylierung und Decarboxylierung (DCO) und (B) Ketonisierung (KET) Produkte während Essigsäure TPRxn Experimente über verschiedene Molybdäncarbid Katalysatoren. Fehlerbalken wurden aus mindestens 3 Wiederholungsversuchen bestimmt und stellen den Standardfehler in den Daten. Adaptiert mit Erlaubnis von [22]. Copyright 2016 Angewandte Chemie International Edition. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Tabelle 1: Reaktantund Produktarten mit Kalibrierkonzentrationen entspricht. Die typische Konzentrationsbereiche für Reaktanden und Produkte während Essigsäure TPRxn. Kalibrierungsstandards für die μGC sollte den Bereich der beobachteten Konzentrationen zu überspannen ausgelegt sein.
Hinweis: Wenn eine einzelne Konzentration dargestellt ist, kann er den unteren Bereich des beobachteten Konzentrationsbereich von 0 mol% angenommen werden.
Tabelle 2: Massenfragmentierungsmuster. Die Fragmentierungsmuster der Reaktanden und Produkte während Essigsäure TPRxn. Fragmentierungsmuster sind in der MS Dekonvolutionsalgorithmus verwendet, um normalisierte Spezies Konzentrationsdaten erzeugen. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von [9]. Copyright 2016 American Chemical Society. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version t anzuzeigenseinen Tisch.
a Die Massenfragment Intensitäten, fett markiert, wurden als die primären Massenfragmente für jede Verbindung identifiziert.
b Alle m / z - Werte von 1 bis 100 werden während TPRxn Experimente gesammelt; nur eine ausgewählte Untergruppe gezeigt, hier ist entsprechend nur die m / z-Werte in Entfaltungs verwendet.
c Massenfragmentierungsmuster werden durch die Einführung von reinen Verbindung Dampf in die MS für alle Verbindungen außer Ethan gesammelt. Die Massenfragmentierungsmuster für Ethan aus der NIST Chemistry WebBook Datenbank erhalten. 28
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Discussion
Die TPRxn Verfahren ist ein leistungsfähiges Werkzeug für das Screening von katalytischen Materialien, die Information über die Aktivität und Selektivität eines Katalysators als Funktion der Reaktionstemperatur. Andere temperaturprogrammierte Methoden wie TPD, TPO und TPR können Informationen über die Adsorptionsstärke von Reaktanden, die Anzahl von Adsorptionsstellen bereitzustellen und geeignete Katalysatorvorbehandlungsverfahren, aber keine direkte Daten katalytische Leistung. Es ist wichtig, dass die TPRxn Methode in dieser Arbeit detailliert zu beachten, nicht messen stationären Reaktionsraten und damit Reaktionsdaten kann die Wirkung von Katalysatorstabilisierung, Deaktivierung und Transportbeschränkungen enthalten. TPRxn Studien sind jedoch oft einen höheren Durchsatz als stationären Experimenten, bietet erste Einblicke in die Katalysatoraktivität und Selektivität, die und informieren strengere künftige Studien motivieren können. Während Desoxygenierung von Essigsäure über Molybdäncarbid Katalysatoren unter bestimmten Reaktions conditions in dieser Arbeit detailliert wird, ist der TPRxn Verfahren anwendbar auf einen breiten Bereich von Reaktionsverbindungen (zB Ethanol, Methanol, Crotonaldehyd), katalytische Materialien (beispielsweise Zeolithe, Edelmetalle, Metalloxide) und die Reaktionsbedingungen (beispielsweise Reaktantenkonzentrationen Vorbehandlung Verfahren, Drücke). Mit dem System - Setup in dieser Arbeit beschriebenen Einschränkungen in Reaktantmoleküle sucht sind in erster Linie die Volatilität (dh Siedepunkt) des Reaktantmolekül und Kompatibilität mit der Analysegeräte. Für die Verwendung in den Sättiger muss der Reaktant flüchtiger genug sein , um eine ausreichende Konzentration in der Dampfphase zu erreichen , wie von thermodynamischen Prinzipien (dh Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht) diktiert. Die Anwendung höherer siedende Verbindungen können mit der Zugabe einer gesteuerten Heizvorrichtung Sättiger, beispielsweise ein beheiztes mineral Ölbad durchgeführt werden.
Die Fähigkeit, den Reaktor ausströmenden Gases in r zu überwachenEAL-Zeit in der Online-MS unter Verwendung erlaubt dem Benutzer, Reaktionsfortschritt zu überwachen und zu überprüfen, ob das System richtig ausführt, wodurch die Effizienz des TPRxn Verfahren zu verbessern. Verwendung des MS vereinfacht den Betrieb des Systems, da die Überwachung primären Fragmentierungspeaks (Tabelle 2) , um die Vermutungen in Operationen wie Spülungsschritte beseitigt, in denen es wichtig ist , zu wissen , wann das System frei von Verunreinigungen ist, die das Experiment beeinflussen können. Obwohl rigorosen quantitativen Daten schwierig ist , von einer MS zu erreichen, semi-quantitative Daten erreichbar ist trotz der Komplexität der Produktfragmentierungsmuster beobachtet (Tabelle 2). Für eine optimale Leistung MS ist es entscheidend, die Turbovakuumpumpe ausreichend Zeit zu erreichen ausreichend niedrige Drücke an der Ionenquelle zu ermöglichen. In ähnlicher Weise werden die 1 & mgr; m Öffnung Ventil , das Gasstrom auf die MS steuert müssen fest , um geschlossen für die Turbopumpe ordnungsgemäß funktioniert zwischen den Experimenten (dh erreichen eine ausreichendely Niederdruck). Die Persistenz von m / z = 18 (Wasser) in MS-Daten ist eine mögliche Anzeige, dass der Turbopumpe nicht richtig funktioniert oder dass mehr Zeit für die Vakuumpumpe benötigt wird, die Vakuumkammer vor dem Beginn eines Experiments zu spülen.
Ein weiterer Schlüssel zuverlässige MS-Daten zu erreichen, ist die Sammlung von Massenfragmentierungsmuster für relevante reinen Verbindungen vor Experimenten durchführen. Massenfragmentierungsmuster Instrument genau zu sein, sind bekannt. 29, 30, 31 Wenn semi-quantitative Daten der Reaktionsprodukte gewünscht wird, für jede Art reine Verbindung Massenfragmentierungsmuster zu sammeln, wie in Tabelle 2 gezeigt , wird die Qualität und Zuverlässigkeit der Ergebnisse dramatisch verbessern. Wenn semi-quantitative Daten nicht benötigt wird, erhalten Massenfragmentierungsmuster von der NIST Chemistry WebBook Datenbank ausreichen. 28
<p class = "jove_content"> Kontinuierliche Überwachung der MS-Ionenquelle Druck und dem Systemdruck während der Reaktion sind wichtige Faktoren bei der Behebung mögliche Abweichungen in den Daten. Im Allgemeinen wirkt der Systemdruck positiv auf die Ionenquellendruck innerhalb der MS und der Ionenquelle Druck wirkt sich direkt auf die m / z-Signalintensität. Somit können Änderungen in der Systemdruck auf Veränderungen in MS Signalintensität führen. Ein Hinweis darauf, dass diese Druckwirkung während eines Experiments vorhanden war, ist eine gleichmäßige Zunahme in allen m / z Intensitäten. Um dieses Problem zu mildern, sicherzustellen, dass der Druckabfall über den Reaktor während des gesamten Experiments niedrig ist. Dies kann durch Verdünnung der mit Quarz-Chips der entsprechenden Partikelgröße in Schritt 1.2.4 beschrieben Katalysatorbett erreicht werden. Ein kritischer Faktor bei der optimalen quantitative Leistung des μGC erreichen, ist die Wartung des Instruments Kalibrierdaten. Komplette Neukalibrierung kann selten sein (
Verschiedene technische Kontrollen haben die gesamte Funktionalität und Leistung unserer Essigsäure TPRxn System verbessert. A 2 um Feststofffilter wurde stromaufwärts der Öffnung 1 um MS plaziert. Dieser Filter hat die Frequenz der Turbopumpe Abschaltungen drastisch reduziert manuell löschen Blockade in der MS Öffnung. Durch die Reduzierung der Häufigkeit der Öffnung Blockade hat die Feststofffilter die Gesamtausfallzeit des Systems reduziert. Heizbänder werden auf Rohrabschnitte verwendet Dämpfe zu verhindern, zu kondensieren. Dies dient dazu, die Analysegeräte vor Beschädigung zu schützen und genaue Analyse der Gaszusammensetzung aufrechtzuerhalten. Zusätzlich wird eine kleine, unbeheizten Knockout Schiff vor dem μGC entfernt. Dieser knockout Gefäß (1D) an einem niedrigen Punkt in dem System und dient als redundante Maßnahme , um die Möglichkeit von flüssigen Produkten die μGC eintritt, zu verringern , was eine Beschädigung des colum verursachen würdens. Saubere Gasfilter sind auf den μGC Trägergase verwendet, um aus den ultrahochreinen (UHP) Trägergase alle Wasser und Sauerstoff um Verunreinigungen zu entfernen. Wasserfallen sind auch auf der H 2 verwendet und UHP He - Gas - Feeds in das Reaktorsystem Spurenmengen von Wasser zu verhindern , dass die Interpretation der experimentellen Ergebnisse zu komplizieren.
Zusätzliche "Soft-use" Maßnahmen helfen Sammlung der Daten von höchster Qualität zu gewährleisten. Wenn beispielsweise die μGC der Systemdruck verwendet, wird von Umgebungstemperatur auf etwa 130 kPa zu erhöhen. Es ist wichtig, aus Umschalten des Drei-Wege-Ventil aus seiner "μGC" Position in die "örtliche Abluftöffnung" Position zu verzichten, während bei einem Systemdruck von mehr als 14 kPa, wie die plötzliche Druckänderung wird das Katalysatorbett zu bewegen, ist es drängen in das System Schläuche. Als zweites Beispiel wird fleißig Notizen in der Datenanalyse und Fehlerbehebung im System zu unterstützen, insbesondere Notation der Systemdrucksicher, und die Temperatur, bei der μGC Einspritzungen während der Essigsäure TPRxn auftreten. Ersteres wird benötigt, um die tatsächliche Durchflussrate von Essigsäure über das Katalysatorbett (bezogen auf Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichtsprinzipien) zu berechnen, und die letztere ist wichtig in genau μGC Daten auf eine bestimmte Temperatur zugeordnet wird.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| glacial acetic acid | Cole-Parmer | EW-88401-62 | alternate supplier acceptable if ACS purity grade. See caution statement in protocol for safety information |
| UHP He | Airgas | HE R300SS | alternate supplier acceptable if >99.99% purity |
| UHP Ar | Arigas | AR R200 | alternate supplier acceptable if >99.99% purity |
| acetone | VWR International | BDH1101-4LP | alternate supplier acceptable if >99.5% purity |
| quartz chips | Powder Technology Inc. | Crushed Quartz | sieved 180-300 µm, calcined in air at 500 °C overnight |
| mass spectrometer - turbo vacuum pump | Pfeiffer Vacuum | TSU 071 | mass spectrometer is controlled with LabVIEW 2010 software package (National Instruments) |
| mass spectrometer - turbo vacuum pump | Stanford Research Systems | RGA100 | |
| micro gas chromatograph | Agilent | CP740388 | 490 Micro GC; 4-channel system Channel 1: 494001360 Molseive 10m, heated backflush Channel 2: 494001460 PPU 10m, heated backflush Channel 3: 490040 AL2O3/KCL 10+0.2m, heated backflush SPECIAL Channel 4: 492005750 5CB 15m, heated |
| GC software | Aglient | OpenLAB CDS EZChrom Edition | |
| clean gas filters | Agilent | CP17974 | for use on GC carrier gases (He, Ar) |
| quartz "U-tube" reactor | n/a | hand blown glass, custom built to order | |
| bubbler | n/a | custom built to order | |
| ceramic furnace | Watlow | discontinued | Similar furnace part #: VC401J12A-B000R |
| heat tape controller | n/a | custom built with Watlow EZ-zone parts | |
| heat tape | Omega | FGH051-060 | alternate supplier for extreme temperature heat tape acceptable |
| heat tape insulation | JEGS | 710-80809 | alternate supplier acceptable |
| thermocouple | Omega | e.g., KMQSS-062U-18 | K-type thermocouples; alternate sizes may be required |
| thermocouple O-ring | Swagelok | VT-7-OR-001-1/2 | perfluoroelastomer(fluorocarbon FKM) O-ring |
| 2 µm solids filter, VCR gasket | Swagelok | SS-4-VCR-2-2M | |
| 1 µm orifice, VCR gasket | Lenox Laser | SS-4-VCR-2 | for mass spectrometer orifice |
| 316/316L stainless steel tubing and fittings | Swagelok | Varies | See Swagelok 'VCR Metal Gasket Face Seal Fittings' and 'Stainless Steel Seamless Tubing and Tube Support Systems' catalogs for more information |
| 316/316L stainless steel tubing and fittings | Swagelok | Varies | See Swagelok 'Integral-Bonnet Needle Valves', 'Bellows-Sealed Valves' and 'One-Piece Instrumentation Ball Valves' catalogs for more information |
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