Laboratorium badań katalizatorów i reakcji katalitycznych metodami izotopowymi
System aparaturowy wykorzystujący reagenty znaczone atomami niepromieniotwórczych izotopów przeznaczony jest do poznania dróg reakcji zachodzących na powierzchni heterogenicznych nanomateriałów katalitycznych, a tym samym pozwalającym na poznanie mechanizmów procesów katalitycznych. Techniki izotopowe wykorzystywane w systemie to: wymiana izotopowa pomiędzy tlenem z fazy gazowej i jonami tlenowymi z sieci krystalicznej nanomateriałów katalitycznych, wymiana izotopowo znaczonych atomów z surowców reakcji katalitycznych zachodząca na powierzchni nanomateriałów katalitycznych, analiza kinetyczna zaburzeń izotopowych w stacjonarnym stanie reakcji (steady-state isotopic transient kinetic analysis SSITKA).
SSITKA jest metodą badawczą pozwalającą ocenić przebieg procesu chemicznego na powierzchni nanomateriałów katalitycznych i stan katalizatora „pracującego” w warunkach reakcji: temperatury, ciśnienia oraz składu reagentów i produktów charakterystycznych dla stacjonarnego stanu reakcji.
System aparaturowy wyposażony jest w:
- adaptowaną jednostkę PID Microactivity Reference Catalytic Reactor wraz z generatorem wysoko-czystego wodoru
- szereg linii dozowania reagentów znaczonych izotopowo
- zestaw szybko-przełączalnych zaworów 3-, 4- i 6-drogowych
- automatyczny, ultra-szybki zawór przełączający do metody SSITKA
- kwadrupolowy spektrometr mas Hiden HPR-20 Research Grade o zakresie pomiarowym do 100 amu, z układem do kalibracji wyników analiz
- czterokanałowy mikrochromatograf Agilent 490-GC
- systemy kontrolno-sterownicze z oprogramowaniem do programowania procedur badawczych, programowania, sterowania i kontroli parametrów reakcji, do programowania procedur analitycznych, automatycznego dozowania on-line analizowanych próbek, sterowania i kontroli parametrów analiz, akwizycji, oraz do analizy, obróbki, konwersji, eksportu i prezentacji danych pomiarowych
- szereg urządzeń pomocniczych.
System aparaturowy pozwala na:
- określenie liczby miejsc aktywnych na powierzchni „pracujących” nanomateriałów katalitycznych i ich rzeczywistej aktywności (liczby cykli reakcyjnych na pojedynczym miejscu aktywnym)
- określenie powierzchniowego stężenia przejściowych cząsteczek (species) prowadzących do produktów reakcji w jej stanie stacjonarnym na nanomateriałach katalitycznych
- określenie czasu „życia” reagentów, produktów i przejściowych cząsteczek (species) reakcji na powierzchni nanomateriałów katalitycznych
- określenie intensywności wymiany znaczonych atomów pomiędzy reagentami w fazie gazowej i katalizatorem oraz znajdujących się na jego powierzchni związkami chemicznymi, a także określenie udziału tlenu z sieci krystalicznej tlenkowych nanomateriałów katalitycznych w przemianach reagentów
- określenie sekwencji przejściowych etapów reakcji zachodzącej na powierzchni nanomateriałów katalitycznych.
