JP2012194001A - Evaluation apparatus for adsorptivity and/or reactivity of gas - Google Patents

Evaluation apparatus for adsorptivity and/or reactivity of gas Download PDF

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義郎 山下
Takuya Yamaguchi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation apparatus for adsorptivity and/or reactivity of gas, in which the adsorptivity and/or reactivity of gas in an evaluation target can be evaluated even when a high-concentration gas is used.SOLUTION: An evaluation apparatus comprises a reaction unit 1 within which an evaluation target is provided, a heating unit 2 which heats the evaluation target, a gas supply channel 3 which allows gas to flow into the reaction unit 1, a gas discharge channel 4 which allows the gas to flow out of the reaction unit 1, a flow rate adjusting unit 5 which is provided inside the gas supply channel 3, and a detection unit 7 which is provided in the gas discharge channel 4. An analysis unit 8 which analyzes adsorptivity and/or reactivity of the gas in the evaluation target is connected to the detection unit 7 and the reaction unit 1, an inert gas injection unit 9 which injects an inert gas into the gas discharge channel 4 is provided in the gas discharge channel 4, and the detection unit 7 detects a component contained in a mixed gas of the gas flowing out of the reaction unit 1 and the inert gas.

Description

本発明は、ガスの吸着性及び/又は反応性を評価するための装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for evaluating gas adsorption and / or reactivity.

従来、触媒材料等の表面におけるガスの吸着性、反応性等を評価する手法として、昇温脱離(Temperature-programmed desorption/TPD)法が知られている。ガスの吸着性、反応性等を評価するための従来の装置は、図2に示すような構造である。   Conventionally, a temperature-programmed desorption (TPD) method has been known as a method for evaluating gas adsorption and reactivity on the surface of a catalyst material or the like. A conventional apparatus for evaluating gas adsorption and reactivity has a structure as shown in FIG.

図2に示す従来のガスの吸着性、反応性等の評価装置110を作動させるには、まず、ガスボンベ(ガス貯蔵部)106からガス供給流路103を経て供給されるガス(例えば、He、N、O、Hなど)を、マスフローコントローラ(MFC、流量調整部)105を用いて適当な流量に調整し、場合によっては複数のガスを混合し、サンプル部(反応部)101に流通させて前処理を行う。このとき、必要であればサンプル部101を囲うヒーター(加熱部)102を利用して触媒材料等の試料の加熱を行う。サンプル部101を通過したガスは、ガス排出流路104を経て排気口から系外へ放出される(通常は検出部107へは供給されない)。 In order to operate the conventional gas absorptive and reactive evaluation apparatus 110 shown in FIG. 2, first, a gas supplied from a gas cylinder (gas storage unit) 106 via a gas supply channel 103 (for example, He, N 2 , O 2 , H 2, etc.) are adjusted to an appropriate flow rate by using a mass flow controller (MFC, flow rate adjustment unit) 105, and in some cases, a plurality of gases are mixed and the sample unit (reaction unit) 101 Distribute and pre-process. At this time, if necessary, a sample such as a catalyst material is heated using a heater (heating unit) 102 surrounding the sample unit 101. The gas that has passed through the sample unit 101 is discharged out of the system from the exhaust port via the gas discharge channel 104 (usually not supplied to the detection unit 107).

前処理の後、所望の温度において、プローブガスを、MFC105を用いてガス供給流路103に流通させ、サンプル部101にて触媒試料に吸着させる。ここで、プローブガスとは、触媒試料との相互作用(吸着性、反応性等)を評価したいガス成分を含むガスのことを指す。触媒試料へのプローブガスの吸着の後、HeやNなどのキャリアガスを、MFC105を用いてガス供給流路103に流通させながら、ヒーター102によってサンプル部101を加熱する。このとき、サンプル部101を通過したキャリアガスは、触媒試料から脱離するガス成分を伴ってガス排出流路104を経て排気口へと流れ出る。その一部をスプリッターによって検出部107(質量分析計)に導入することで、昇温に伴う反応脱離ガスを連続的に分析する。データ取得部(分析部)108の設置によって、ガス分析データとヒーター出力とを同一時間軸上に取得し、後にそれぞれを相関させることで、図3に示すようなTPD曲線を取得することができる。 After the pretreatment, at a desired temperature, the probe gas is circulated through the gas supply channel 103 using the MFC 105 and is adsorbed on the catalyst sample by the sample unit 101. Here, the probe gas refers to a gas containing a gas component for which interaction (adsorbability, reactivity, etc.) with a catalyst sample is to be evaluated. After adsorption of the probe gas to the catalyst sample, the sample unit 101 is heated by the heater 102 while a carrier gas such as He or N 2 is circulated through the gas supply channel 103 using the MFC 105. At this time, the carrier gas that has passed through the sample portion 101 flows out to the exhaust port via the gas discharge channel 104 along with the gas component desorbed from the catalyst sample. A part of the gas is introduced into the detection unit 107 (mass spectrometer) by a splitter, so that the reaction desorption gas accompanying the temperature rise is continuously analyzed. By installing the data acquisition unit (analysis unit) 108, the gas analysis data and the heater output are acquired on the same time axis, and the TPD curves as shown in FIG. 3 can be acquired by correlating each later. .

図3は、NHのTPD曲線を示しており、Aは水蒸気処理無しの場合、Bは水蒸気処理1回の場合、Cは水蒸気処理2回の場合、Dは水蒸気処理3回の場合を示している。図3において、NH−TPDは表面酸性質を評価している。低温では、水蒸気処理によって弱酸上のNHが水で置換されて消失する。一方、高温では、水蒸気処理によって影響を受けない。このことは、水蒸気処理なしの測定におけるNH−TPD曲線の低温脱離成分は、弱酸もしくは物理吸着種などに対応し、高温脱離成分は、化学吸着種に対応することを示している。 FIG. 3 shows the TPD curve of NH 3 , where A is no steam treatment, B is one steam treatment, C is two steam treatments, and D is three steam treatments. ing. In FIG. 3, NH 3 -TPD is evaluating surface acid properties. At low temperature, NH 3 on the weak acid is replaced by water and disappears by steam treatment. On the other hand, at high temperature, it is not affected by the steam treatment. This indicates that the low temperature desorption component of the NH 3 -TPD curve in the measurement without steam treatment corresponds to a weak acid or a physical adsorption species, and the high temperature desorption component corresponds to a chemisorption species.

TPD法の応用として、プローブガスを連続的に流通させながら加熱し、プローブガスとその触媒試料上での反応生成ガスとを計測することで、対象物表面におけるガスの吸着性や反応等を評価する昇温反応(Temperature-programmed reaction/TPR)法も知られている。   As an application of the TPD method, the probe gas is heated while being continuously circulated, and the probe gas and the reaction product gas on the catalyst sample are measured to evaluate the gas adsorption and reaction on the surface of the object. A temperature-programmed reaction (TPR) method is also known.

また、検出部には、質量分析計の他に、安価な熱導検出器、個別ガスもしくは他成分ガスの検出に威力を発揮する各種ガス分析計(NDIR、FT−IR、化学発光NOx計、SO計など)を用いた装置、またはそれらを組み合わせた装置、さらにはサンプル部にFT−IRのような分光分析計を接続することでTPD曲線と同時に脱離温度における触媒表面吸着種を観察することができる装置など、種々のアレンジTPD装置が知られている。 In addition to the mass spectrometer, the detection unit includes an inexpensive thermal conductivity detector, various gas analyzers (NDIR, FT-IR, chemiluminescence NOx meter, apparatus using a sO 2 meter, etc.), or device combining them further observed catalytic surface adsorbed species at the desorption temperature at the same time as the TPD curve by connecting the spectral analyzer, such as FT-IR to the sample unit Various arrangement TPD devices are known, such as devices capable of doing so.

例えば、非特許文献1には、ガス供給流路、流量調整部、反応部および検出部(熱伝導検出器/Thermal Conductivity Detector/TCD)によって構成される、ガスの吸着性、反応性等の評価装置(初期型)が示されている。また、非特許文献2には、ガス供給流路、ガス流量調整部、反応部および検出部(質量分析計)によって構成される、ガスの吸着性、反応性等の評価装置(普及型、市販品)が示されている。また、非特許文献3には、種々のガス分析計(化学発光型NOx計や紫外線蛍光方式のSO計など)を検出部に利用した例が示されている。 For example, Non-Patent Document 1 describes evaluation of gas adsorption, reactivity, etc., which are constituted by a gas supply flow path, a flow rate adjustment unit, a reaction unit, and a detection unit (thermal conductivity detector / TCD). The device (initial type) is shown. Further, Non-Patent Document 2 discloses an evaluation apparatus (spreading type, commercially available) for gas adsorption, reactivity, etc., which includes a gas supply channel, a gas flow rate adjustment unit, a reaction unit, and a detection unit (mass spectrometer). Product). Further, Non-Patent Document 3, an example using a variety of gas analyzer (chemiluminescence type NOx meter or SO 2 meter UV fluorescence method, etc.) in the detection portion is shown.

R. J. Cvetanovic and Y. Amenomiya, Application of a Temperature-Programmed Desorption Technique to Catalyst Studies, Adv. Catal., 17, p.103-149, (1967)R. J. Cvetanovic and Y. Amenomiya, Application of a Temperature-Programmed Desorption Technique to Catalyst Studies, Adv. Catal., 17, p.103-149, (1967) 丹羽幹,片田直伸,「アンモニア昇温脱離法によるゼオライトと金属酸化物薄層の固体酸性質」,表面科学,Vol.24, No.10, p.635-641, (2003)Miwa Niwa and Naobu Katada, “Solid Acid Properties of Zeolite and Metal Oxide Thin Layer by Ammonia Thermal Desorption”, Surface Science, Vol.24, No.10, p.635-641, (2003) Evangelos A. Efthimiadis et. al., Selective catalytic reduction of NO with C3H6over Rh/alumina in the presence and absence of SO2 in the feed, Appl. Catal., B 22, p.91-106, (1999)Evangelos A. Efthimiadis et.al., Selective catalytic reduction of NO with C3H6over Rh / alumina in the presence and absence of SO2 in the feed, Appl. Catal., B 22, p.91-106, (1999)

しかしながら、非特許文献1,2に示されている、ガスの吸着性、反応性等の評価装置では、検出濃度域は検出部に依存するため、広範囲な濃度、特に検出上限を超える高濃度のガスを連続流通させる試験に用いることが困難である。また、触媒試料に吸着させたガスをHeなどのキャリアガスを流通させながら検出する際には、検出上限を超える高濃度のガスが発生する場合、当該ガスの成分を検出することができず、触媒試料におけるガスの吸着性、反応性等を評価することができないという問題がある。また、非特許文献3に示されている方法は、ガスの吸着性、反応性等の評価を目的としていない。   However, in the evaluation devices such as gas adsorbability and reactivity shown in Non-Patent Documents 1 and 2, since the detection concentration range depends on the detection unit, a wide range of concentrations, particularly high concentrations exceeding the detection upper limit. It is difficult to use for a test in which gas is continuously circulated. Further, when the gas adsorbed on the catalyst sample is detected while circulating a carrier gas such as He, when a high concentration gas exceeding the detection upper limit is generated, the component of the gas cannot be detected, There is a problem that it is not possible to evaluate gas adsorption and reactivity in the catalyst sample. In addition, the method disclosed in Non-Patent Document 3 is not intended to evaluate gas adsorbability, reactivity, and the like.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、検出器の検出上限を超える高濃度のガスを用いても評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価することができる、ガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to achieve gas adsorption and / or reaction in an evaluation object even when a high-concentration gas exceeding the detection upper limit of the detector is used. It is an object of the present invention to provide a gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus capable of evaluating the properties.

本発明者らは、上記課題に鑑み、非特許文献1,2に示されている、ガスの吸着性、反応性等の評価装置において、評価対象物におけるガスの吸着性、反応性等を評価する手法を検討した。非特許文献1,2に示されている、ガスの吸着性、反応性等の評価装置は、反応部を出たガスがそのまま検出部に導入される構成である。このため、当該ガスが検出部の検出上限以下の濃度となるように、予め低濃度のガスを供給すること、または反応部にて評価対象物に吸着および脱離するガスの量を減らすために当該評価対象物の重量を減らすこと等が必要である。   In view of the above-mentioned problems, the present inventors evaluated the gas adsorption property, reactivity, etc. in the evaluation object in the evaluation device for gas adsorption property, reactivity, etc. shown in Non-Patent Documents 1 and 2. The method to do was examined. The evaluation devices for gas adsorption and reactivity shown in Non-Patent Documents 1 and 2 have a configuration in which the gas exiting the reaction part is directly introduced into the detection part. For this reason, in order to reduce the amount of gas adsorbed to and desorbed from the evaluation object in the reaction unit in advance so that the gas has a concentration equal to or lower than the detection upper limit of the detection unit. It is necessary to reduce the weight of the evaluation object.

本発明者らは、反応部を出たガスを希釈して濃度を低下させた後に検出部に導入することができれば、検出部の検出上限を超える高濃度のガスを用いた場合や、吸着した成分が一度に脱離し、検出部の検出上限を超える高濃度ガスを発生する場合でも評価対象物におけるガスの吸着性、反応性等を評価することができることを見出した。そして、本発明者らは、反応部を出たガスに対して不活性ガスを混合することによって、当該ガスを希釈することができるということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。本発明によれば、検出部の検出上限を超える濃度域のガスを用いて、当該ガスの検出を行うことができ、また、ガスを吸着させた評価対象物から検出部の検出上限を超える濃度域のガスが脱離する場合でも、当該評価対象物の量の調整等を行わずに脱離ガスを検出することができる。その結果、本発明は、高濃度のガスを用いても評価対象物におけるガスの吸着性、反応性等を評価することができる。   If the present inventors can introduce the gas into the detection part after diluting the gas exiting the reaction part and reducing the concentration, the case where a high concentration gas exceeding the detection upper limit of the detection part is used or adsorbed It has been found that even when components are desorbed at a time and a high-concentration gas exceeding the detection upper limit of the detection unit is generated, the adsorptivity and reactivity of the gas in the evaluation object can be evaluated. Then, the inventors have uniquely found that the gas can be diluted by mixing an inert gas with the gas exiting the reaction section, and have completed the present invention. According to the present invention, the gas can be detected using a gas having a concentration range that exceeds the detection upper limit of the detection unit, and the concentration that exceeds the detection upper limit of the detection unit from the evaluation object on which the gas is adsorbed. Even when the gas in the region is desorbed, the desorbed gas can be detected without adjusting the amount of the object to be evaluated. As a result, the present invention can evaluate the adsorptivity, reactivity, etc. of the gas in the evaluation object even when a high concentration gas is used.

すなわち、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、上記の課題を解決するために、評価対象物が内部に設けられている反応部、該評価対象物を加熱する加熱部、該反応部の内部へガスを流入させるガス供給流路、該反応部からガスを流出させるガス排出流路、該ガス供給流路の内部に設けられている流量調整部、および該ガス排出流路に設けられている検出部を備えており、上記評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を分析する分析部が、上記検出部及び上記反応部に連結しており、上記ガス排出流路に不活性ガスを注入する不活性ガス注入部が、上記ガス排出流路に設けられており、上記検出部が、上記反応部から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出することを特徴としている。   That is, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus according to the present invention includes a reaction unit in which an evaluation target is provided and a heating unit that heats the evaluation target in order to solve the above-described problems. A gas supply channel for allowing gas to flow into the reaction unit, a gas discharge channel for allowing gas to flow out from the reaction unit, a flow rate adjusting unit provided inside the gas supply channel, and the gas discharge channel A detection unit provided in the path, and an analysis unit for analyzing the adsorptivity and / or reactivity of the gas in the evaluation object is connected to the detection unit and the reaction unit, and the gas discharge An inert gas injection section for injecting an inert gas into the flow path is provided in the gas discharge flow path, and the detection section is configured to mix a gas that has flowed out of the reaction section with the inert gas. It is characterized by detecting contained components That.

上記の構成によれば、上記ガス排出流路に不活性ガスを注入する不活性ガス注入部が、上記ガス排出流路に設けられているので、反応部から流出させるガスに不活性ガスを混合することができる。これにより、当該不活性ガス注入部が、反応部から流出させるガスを希釈して、当該ガスの濃度を低下させることができる。   According to said structure, since the inert gas injection | pouring part which injects an inert gas into the said gas exhaust flow path is provided in the said gas exhaust flow path, an inert gas is mixed with the gas which flows out from a reaction part. can do. Thereby, the inert gas injection part can dilute the gas flowing out from the reaction part, and can reduce the concentration of the gas.

また、上記の構成によれば、上記検出部が、上記反応部から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出するので、濃度を低下させた後のガスを検出することができる。これにより、当該検出部が、検出上限を超えない濃度域でガスを検出することができる。   Moreover, according to said structure, since the said detection part detects the component contained in the mixed gas of the gas which flowed out from the said reaction part, and the said inert gas, the gas after reducing a density | concentration Can be detected. Thereby, the said detection part can detect gas in the density | concentration range which does not exceed a detection upper limit.

その結果、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、高濃度のガスを用いても評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価することができる。   As a result, the gas adsorptivity and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention can evaluate the gas adsorptivity and / or reactivity in the evaluation object even when a high-concentration gas is used.

ここで、特開2010−243180号公報には、燃料電池、排ガス処理システム等のガス分析装置にガス希釈装置を組み込んでガスを希釈するというガス分析手法が示されている。このガス分析手法は、供給ガスの流量調整部よりも上流にガス希釈装置を組み込んで不活性ガスを供給しているだけであり、分析計(検出計)に流入する直前のガスの濃度を低くしていないので、分析計(検出計)によって分析(検出)することが可能なガスの濃度範囲を広くすることができない。また、このガス分析手法は、ガスの組成分析を行うにあたり、流量調整用のマスフローコントローラ内部における水分の凝縮を抑制するとともに、マスフローコントローラの構造に起因する分析計の応答遅れを抑制するためのものであり、昇温脱離法を用いていない。   Here, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-243180 discloses a gas analysis method in which a gas dilution device is incorporated into a gas analysis device such as a fuel cell or an exhaust gas treatment system to dilute the gas. In this gas analysis method, an inert gas is supplied only by incorporating a gas dilution device upstream from the flow rate adjustment unit of the supply gas, and the concentration of the gas immediately before flowing into the analyzer (detection meter) is reduced. Therefore, the gas concentration range that can be analyzed (detected) by the analyzer (detector) cannot be widened. In addition, this gas analysis method suppresses the condensation of moisture inside the mass flow controller for flow rate adjustment and suppresses the response delay of the analyzer due to the structure of the mass flow controller when performing the gas composition analysis. The temperature programmed desorption method is not used.

また、特開2010−13989号公報には、排気ガス後処理装置の評価装置に希釈ガス流路を組み込んで排気ガスを希釈するというガス評価装置が示されている。このガス評価装置は、検出ガスの流量調整部よりも上流に希釈ガス流路を組み込んで不活性ガスを供給しているだけであり、検出計に流入する直前のガスの濃度を低くしていないので、検出計によって検出することが可能なガスの濃度範囲を広くすることができない。また、このガス評価装置は、排気ガスの性能を評価するにあたり、当該排気ガスの成分を検出するためのものであり、昇温脱離法を用いていない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-13989 discloses a gas evaluation apparatus that dilutes exhaust gas by incorporating a dilution gas channel into an evaluation apparatus for an exhaust gas aftertreatment device. This gas evaluation apparatus only incorporates a dilution gas flow path upstream of the detection gas flow rate adjustment unit and supplies an inert gas, and does not reduce the concentration of the gas immediately before flowing into the detector. Therefore, the gas concentration range that can be detected by the detector cannot be widened. Further, this gas evaluation apparatus is for detecting the components of the exhaust gas when evaluating the performance of the exhaust gas, and does not use the temperature programmed desorption method.

上記2つの特許公報(特開2010−243180号公報および特開2010−13989号公報)に記載された技術は、内燃機関や燃料電池等の駆動システムから排出されるガスの成分分析を精度及び応答良く行うため、ガス分析システム内に不活性ガス希釈部を設けており、特定の対象物とガスとの吸着性、反応性を評価することを目的としていない。   The techniques described in the above two patent publications (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2010-243180 and 2010-13989) provide an accurate and responsive response to component analysis of gas discharged from a drive system such as an internal combustion engine or a fuel cell. In order to perform well, the inert gas dilution part is provided in the gas analysis system, and it does not aim at evaluating the adsorptivity and reactivity between a specific object and gas.

このように、従来、昇温脱離法を用いて、検出ガスの濃度を低くすることによって検出可能なガスの濃度範囲を広くするという技術は見出されていない。   Thus, conventionally, no technique has been found to widen the detectable gas concentration range by lowering the concentration of the detection gas using the temperature programmed desorption method.

これに対して、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、昇温脱離法を用いて、上記ガス排出流路に上記不活性ガス注入部を設けることによって、検出ガスの濃度を低くして検出可能なガスの濃度範囲を広くするという装置である。   In contrast, the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus of the present invention uses the temperature programmed desorption method to provide the detection gas by providing the inert gas injection part in the gas discharge channel. This is an apparatus that widens the detectable gas concentration range by lowering the concentration of gas.

また、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、上記不活性ガス注入部が、第2の流量調整部を有していることが好ましい。   In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus according to the present invention, it is preferable that the inert gas injection unit has a second flow rate adjustment unit.

これにより、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、上記不活性ガスの注入量を調整することができる。その結果、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、ガスの吸着性及び/又は反応性を効率的、且つ定量的に評価することができる。   Thereby, the gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention can adjust the injection amount of the inert gas. As a result, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention can efficiently and quantitatively evaluate the gas adsorption and / or reactivity.

また、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、触媒機能を有する対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価するために用いられることが好ましい。   In addition, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention is preferably used for evaluating the gas adsorption and / or reactivity in an object having a catalytic function.

これにより、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、触媒機能を有する当該対象物を用いる分野に広く適用することができる。   Thereby, the gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention can be widely applied to the field using the object having a catalytic function.

本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、以上のように、評価対象物が内部に設けられている反応部、該評価対象物を加熱する加熱部、該反応部の内部へガスを流入させるガス供給流路、該反応部からガスを流出させるガス排出流路、該ガス供給流路の内部に設けられている流量調整部、および該ガス排出流路に設けられている検出部を備えており、上記評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を分析する分析部が、上記検出部及び上記反応部に連結しており、上記ガス排出流路に不活性ガスを注入する不活性ガス注入部が、上記ガス排出流路に設けられており、上記検出部が、上記反応部から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出する装置である。   As described above, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus according to the present invention includes a reaction unit in which an evaluation object is provided, a heating unit that heats the evaluation object, and an interior of the reaction unit. A gas supply channel for flowing gas into the gas, a gas discharge channel for flowing gas from the reaction unit, a flow rate adjusting unit provided in the gas supply channel, and a gas discharge channel An analysis unit that includes a detection unit and analyzes gas adsorption and / or reactivity in the evaluation object is connected to the detection unit and the reaction unit, and an inert gas is provided in the gas discharge channel. An inert gas injection part for injecting gas is provided in the gas discharge flow path, and the detection part contains a component contained in a mixed gas of the gas discharged from the reaction part and the inert gas. It is a device to detect.

それゆえ、本発明におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、高濃度のガスを用いても評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価することができるという効果を奏する。例えば、高濃度ガスを連続流通させる場合におけるガスの反応性評価(TPR法)や、過剰吸蔵の結果、昇温に伴い高濃度ガスが発生する場合におけるガスの吸着能評価(TPD法又はTPR法)が可能になる。   Therefore, the gas adsorptivity and / or reactivity evaluation apparatus according to the present invention has an effect that the gas adsorptivity and / or reactivity in an evaluation object can be evaluated even when a high-concentration gas is used. Play. For example, gas reactivity evaluation (TPR method) when high-concentration gas is continuously circulated, and gas adsorption capacity evaluation (TPD method or TPR method) when high-concentration gas is generated as a result of excessive occlusion as a result of excessive occlusion ) Becomes possible.

本発明の一実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the evaluation apparatus of the gas adsorptivity and / or reactivity in one Embodiment of this invention. 従来のガスの吸着性、反応性等の評価装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of evaluation apparatuses, such as the conventional gas adsorption property and reactivity. 一般的なガスの吸着性、反応性等の評価装置における温度と脱離ガス量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature and the amount of desorption gas in the evaluation apparatus, such as general gas adsorption property and reactivity.

本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。   One embodiment of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these explanations, and modifications other than the following exemplifications are made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Can be implemented.

(I)本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の構成
本実施形態のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、評価対象物が内部に設けられている反応部、該評価対象物を加熱する加熱部、該反応部の内部へガスを流入させるガス供給流路、該反応部からガスを流出させるガス排出流路、該ガス供給流路の内部に設けられている流量調整部、および該ガス排出流路に設けられている検出部を備えており、上記評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を分析する分析部が、上記検出部及び上記反応部に連結しており、上記ガス排出流路に不活性ガスを注入する不活性ガス注入部が、上記ガス排出流路に設けられており、上記検出部が、上記反応部から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出する。
(I) Configuration of Gas Adsorbency and / or Reactivity Evaluation Device in the Present Embodiment The gas adsorbability and / or reactivity evaluation device in the present embodiment is a reaction in which an evaluation object is provided. A heating section for heating the object to be evaluated, a gas supply flow path for flowing gas into the reaction section, a gas discharge flow path for flowing gas from the reaction section, and the gas supply flow path. A flow rate adjustment unit, and a detection unit provided in the gas discharge flow path, and an analysis unit for analyzing gas adsorption and / or reactivity in the evaluation object includes the detection unit and the An inert gas injection section that is connected to the reaction section and injects an inert gas into the gas discharge flow path is provided in the gas discharge flow path, and the detection section is caused to flow out of the reaction section. Included in the mixed gas of gas and inert gas The component which is present is detected.

すなわち、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、ガス試料部(反応部)から流出させたガスに不活性ガスを添加する部材(不活性ガス注入部)を、試料部(反応部)と検出部との間に設けることによって、検出部における検出上限を超える濃度のガスであっても、不活性ガスとの混合ガスとすることによって成分を検出することができる。   That is, the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus according to the present embodiment uses a member (inert gas injection unit) for adding an inert gas to a gas flowing out from a gas sample unit (reaction unit) as a sample. By providing it between the part (reaction part) and the detection part, even if the gas has a concentration exceeding the detection upper limit in the detection part, the component can be detected by using a mixed gas with the inert gas.

具体的には、図1を参照しながら具体的に説明する。図1は、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10の概略構成を示す断面図である。   Specifically, this will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10は、例えば、反応部1、加熱部2、ガス供給流路3、ガス排出流路4、流量調整部5、検出部7、分析部8、不活性ガス注入部9を備えている。また、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10は、ガス貯蔵部6をさらに備えていてもよい。その場合、ガス供給流路3、流量調整部5およびガス貯蔵部6を1セットとして1種類のガスを供給してもよく、ガス供給流路3、流量調整部5およびガス貯蔵部6のセットが複数あってもよい。なお、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10は、不活性ガス注入部9を有していること以外、従来公知であるガスの吸着性、反応性等の評価装置の構成を備えていればよい。各部材等の詳細については、以下に説明する。   As shown in FIG. 1, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment includes, for example, a reaction unit 1, a heating unit 2, a gas supply channel 3, a gas discharge channel 4, and a flow rate adjustment. Unit 5, detection unit 7, analysis unit 8, and inert gas injection unit 9. Further, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment may further include a gas storage unit 6. In that case, one type of gas may be supplied with the gas supply channel 3, the flow rate adjusting unit 5, and the gas storage unit 6 as one set, and the gas supply channel 3, the flow rate adjusting unit 5, and the gas storage unit 6 are set. There may be multiple. Note that the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment has a conventionally known evaluation apparatus for gas adsorption and reactivity other than the inert gas injection unit 9. What is necessary is just to have the structure of. Details of each member will be described below.

<評価対象物>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、評価対象物(サンプル)は、少なくとも1種類のガス成分を吸着するものであれば特に限定されない。当該評価対象物としては、例えば、触媒機能を有する対象物(セラミックス類、シリカ、活性炭等)、熱分解する対象物(硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩等)、ガス吸蔵合金(水素吸蔵合金等)、などが挙げられる。触媒機能には、酸化還元性、酸塩基性などがある。
<Evaluation object>
In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the evaluation object (sample) is not particularly limited as long as it adsorbs at least one kind of gas component. Examples of the evaluation object include an object having a catalytic function (ceramics, silica, activated carbon, etc.), an object to be thermally decomposed (nitrate, sulfate, carbonate, phosphate, etc.), a gas storage alloy (hydrogen Occlusion alloys, etc.). Catalytic functions include oxidation-reduction properties and acid-basic properties.

<ガスの吸着性及び/又は反応性>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10は、評価対象物における、ガスの吸着性及び反応性のうちの少なくとも1つを評価する。
<Gas adsorption and / or reactivity>
The gas adsorptivity and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment evaluates at least one of gas adsorptivity and reactivity in an evaluation object.

ここで「吸着性及び/又は反応性」には、評価対象物へのガスの吸着や脱離といった物理的反応(評価対象物がガス成分をどれだけ吸着させ、どの温度でどれだけ脱離させるか等)、並びに、評価対象物表面で起こる化学的な反応(酸化還元反応や酸塩基反応等)といった、評価対象物とガスとの間に起こる全ての相互作用が含まれる。   Here, “adsorption and / or reactivity” refers to a physical reaction such as adsorption or desorption of a gas from an evaluation object (how much the gas component adsorbs and desorbs at what temperature. And all the interactions that occur between the evaluation object and the gas, such as chemical reactions that occur on the surface of the evaluation object (oxidation-reduction reaction, acid-base reaction, etc.).

<反応部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、反応部(試料部)1は、評価対象物を内部に設けている部材である。また、反応部1は、耐熱性を有する材料からなっていることが好ましい。
<Reaction part>
In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the reaction part (sample part) 1 is a member in which an evaluation object is provided. Moreover, it is preferable that the reaction part 1 consists of material which has heat resistance.

ここで、「評価対象物が内部に設けられている反応部」とは、当該反応部において、当該評価対象物が、上記ガス供給流路から流入したガスに接触し、かつ接触後のガスを上記ガス排出流路に流出させることができる位置に設けられている構成であり、当該評価対象物が当該反応部の内部の一部分に設けられている態様であっても、当該評価対象物が当該反応部の内部の全体に設けられている態様であってもよい。当該評価対象物が当該反応部の内部の一部分に設けられている態様とは、当該評価対象物が当該反応部の内部のいずれかの部分、例えば、当該反応部の内部の中心部分、当該反応部の内壁に沿った部分等、に設けられていればよい。   Here, the “reaction part in which the evaluation object is provided” means that in the reaction part, the evaluation object is in contact with the gas flowing in from the gas supply channel, and the gas after contact is Even if the evaluation object is provided in a part inside the reaction part, the evaluation object is in a configuration provided at a position where it can flow out to the gas discharge channel. The aspect provided in the whole inside of the reaction part may be sufficient. The aspect in which the evaluation object is provided in a part inside the reaction part means that the evaluation object is any part inside the reaction part, for example, the central part inside the reaction part, the reaction What is necessary is just to be provided in the part along the inner wall of a part.

<加熱部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、加熱部2は、評価対象物を加熱する部材である。加熱部2としては、例えば、ヒーター等が挙げられる。
<Heating section>
In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the heating unit 2 is a member that heats the evaluation object. Examples of the heating unit 2 include a heater.

なお、反応部1に加熱機能がある場合には、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10が加熱部2を備えていなくても本実施形態の範囲に含まれる。   In addition, when the reaction part 1 has a heating function, even if the gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment is not provided with the heating part 2, it is included in the scope of this embodiment.

<ガス供給流路>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、ガス供給流路(ガス供給部)3は、反応部1の内部へガスを流入させる部材である。流入させるガス(プローブガス)は、評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性、すなわち、評価対象物のガス吸着能及び/又は評価対象物とガスとの反応性を評価したいガス成分を含むガスである。例えば、He、N、O、H等の成分を含むガスが挙げられる。具体的には、HeやNはキャリアガスとして利用し、OやHはプローブとして利用する場合もあれば、プローブガスを流通させる前に吸着(反応)させるために利用する場合もある。
評価対象物とガスとの相互作用を評価するためのプローブガスとして種々のものが考えられるが、通常、NHやCO、CO、NOx、SOなどが用いられる。
<Gas supply channel>
In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 according to the present embodiment, the gas supply channel (gas supply unit) 3 is a member that allows gas to flow into the reaction unit 1. The gas to be introduced (probe gas) is a gas component to be evaluated for the gas adsorption and / or reactivity of the evaluation object, that is, the gas adsorption ability of the evaluation object and / or the reactivity between the evaluation object and the gas. Contains gas. For example, He, include a gas containing a component such as N 2, O 2, H 2 . Specifically, He or N 2 may be used as a carrier gas, and O 2 or H 2 may be used as a probe, or may be used for adsorption (reaction) before circulating the probe gas. .
Various probe gases for evaluating the interaction between the object to be evaluated and the gas are conceivable. Usually, NH 3 , CO 2 , CO, NOx, SO 2 or the like is used.

<流量調整部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、流量調整部5は、ガス供給流路3の内部に設けられ、流入させるガスの流量を調整する部材である。流量調整部5としては、例えば、マスフローコントローラ(MFC)等が挙げられる。
<Flow adjustment unit>
In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the flow rate adjusting unit 5 is a member that is provided inside the gas supply channel 3 and adjusts the flow rate of the gas to be introduced. Examples of the flow rate adjusting unit 5 include a mass flow controller (MFC).

なお、ガス供給流路3に流量調整機能がある場合には、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10が流量調整部5を備えていなくても本実施形態の範囲に含まれる。   If the gas supply flow path 3 has a flow rate adjustment function, the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment does not include the flow rate adjustment unit 5, but the scope of this embodiment. include.

<ガス貯蔵部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、ガス貯蔵部6は、反応部1の内部へ流入させるガスを蓄えておく部材である。ガス貯蔵部6としては、例えば、ガスボンベ等が挙げられる。また、ガス貯蔵部6としては、1個のガスボンベ等を用いてもよいし、複数個のガスボンベ等を用いてもよい。
<Gas storage unit>
In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the gas storage unit 6 is a member that stores a gas that flows into the reaction unit 1. Examples of the gas storage unit 6 include a gas cylinder. Further, as the gas storage unit 6, one gas cylinder or the like may be used, or a plurality of gas cylinders or the like may be used.

<ガス排出流路>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、ガス排出流路4は、反応部1からガスを流出させる部材である。流出させるガスとしては、例えば、評価対象物の表面に吸着後、加熱等によって脱離した、反応脱離ガス等が挙げられる。
<Gas discharge flow path>
In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the gas discharge channel 4 is a member that allows gas to flow out of the reaction unit 1. Examples of the gas to be flowed out include a reaction desorption gas that is desorbed by heating after being adsorbed on the surface of the evaluation object.

ガス排出流路4は排気口に連結されており、当該排気口からガスを系外へ放出することができる。   The gas discharge channel 4 is connected to an exhaust port, and gas can be discharged out of the system from the exhaust port.

<検出部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、検出部7は、ガス排出流路4に設けられており、反応部1から流出させたガスと後述の不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出する部材である。検出部7としては、例えば、質量分析計、熱導検出器、各種ガス分析計(NDIR、FT−IR、化学発光NOx計、SO計など)、またはそれらを組み合わせた装置、等が挙げられる。
<Detector>
In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the detection unit 7 is provided in the gas discharge channel 4, and a gas that has flowed out of the reaction unit 1 and an inert gas described later are provided. It is a member which detects the component contained in this mixed gas. Examples of the detection unit 7 include a mass spectrometer, a heat conduction detector, various gas analyzers (NDIR, FT-IR, chemiluminescence NOx meter, SO 2 meter, etc.), or a device combining them. .

本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、検出の対象ガスは、(i)評価対象物に吸着後、昇温に伴いまたは昇温を伴わず脱離するガス、(ii)評価対象物に吸着後、昇温に伴いまたは昇温を伴わず化学反応を起こし、脱離するガス、(iii)評価対象物に吸着せず、化学反応もせずに反応部1から流出するガス、(iv)評価対象物に吸着せず、当該評価対象物との接触によって化学反応を起こし、反応部1から流出するガス、などである。   In the gas adsorptive and / or reactive evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the detection target gas is (i) a gas that is adsorbed on the evaluation target and then desorbed with or without increasing the temperature. (Ii) a gas that undergoes a chemical reaction and desorbs with or without an increase in temperature after being adsorbed by the evaluation object; (iii) from the reaction unit 1 without being adsorbed to the evaluation object and without a chemical reaction. Gas that flows out, (iv) Gas that does not adsorb to the evaluation object, causes a chemical reaction by contact with the evaluation object, and flows out of the reaction unit 1.

上記のガスを検出することで、間接的に評価対象物表面とガスとの相互作用(物理的反応:吸着脱離、化学的反応:酸化還元、酸塩基等の電子のやり取りで記述されるもの(CO+1/2O→CO等)、など)を評価する。 By detecting the above gas, the interaction between the surface of the object to be evaluated and the gas (physical reaction: adsorption / desorption, chemical reaction: oxidation / reduction, acid-base, etc.) (CO + 1 / 2O 2 → CO 2 etc.), etc.).

<分析部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、分析部8は、評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を分析する部材である。分析部8は、少なくとも検出部7及び反応部1に連結している。なお、分析部8は、検出部7及び反応部1以外の他の部位に連結していてもよい。
<Analysis Department>
In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in the present embodiment, the analysis unit 8 is a member that analyzes the gas adsorption and / or reactivity in the evaluation object. The analysis unit 8 is connected to at least the detection unit 7 and the reaction unit 1. The analysis unit 8 may be connected to a part other than the detection unit 7 and the reaction unit 1.

分析部8は、検出部7にて検出されたガスの成分、並びに、評価対象物が有するガスの吸着性及び/又は反応性を分析する。その際に、例えば、ガス貯蔵部6に含まれるガス等から、反応部1の内部に流入させたガスの情報を得る。   The analysis unit 8 analyzes the gas components detected by the detection unit 7 and the gas adsorption and / or reactivity of the evaluation object. At that time, for example, information on the gas that has flowed into the reaction unit 1 is obtained from the gas contained in the gas storage unit 6.

なお、検出部7に分析機能がある場合には、本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10が分析部8を備えていなくても本実施形態の範囲に含まれる。   In addition, when the detection part 7 has an analysis function, even if the gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment is not provided with the analysis part 8, it is included in the scope of this embodiment.

<不活性ガス注入部>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10において、不活性ガス注入部(ガス添加装置)9は、ガス排出流路4に設けられており、ガス排出流路4に不活性ガスを注入する部材である。不活性ガス注入部9は、ガス排出流路4に不活性ガスを注入することができるものであれば、材質、大きさ等は特に限定されない。また、不活性ガス注入部9が注入する不活性ガスとしては、例えば、He、N等の成分を含むガスが挙げられる。
<Inert gas injection part>
In the gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 according to the present embodiment, an inert gas injection unit (gas addition apparatus) 9 is provided in the gas discharge flow path 4, and is not provided in the gas discharge flow path 4. It is a member for injecting active gas. The material, size, etc. of the inert gas injection part 9 are not particularly limited as long as they can inject the inert gas into the gas discharge channel 4. As the inert gas inert gas injection unit 9 is injected, for example, He, include a gas containing a component such as N 2.

不活性ガス注入部9は、第2の流量調整部を有していることが好ましい。これにより、不活性ガスの注入量を調整することができる。   The inert gas injection unit 9 preferably has a second flow rate adjustment unit. Thereby, the injection amount of the inert gas can be adjusted.

第2の流量調整部は、不活性ガスの注入量を調整することができるものであれば、特に限定されない。例えば、流量調整部5と同様のものを用いることも可能である。   The second flow rate adjusting unit is not particularly limited as long as it can adjust the injection amount of the inert gas. For example, the same one as the flow rate adjusting unit 5 can be used.

反応部1から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスにおける、上記不活性ガスの割合は、10%以上、90%以下の範囲内であることが好ましく、50%以上、90%以下の範囲内であることがより好ましく、80%以上、90%以下の範囲内であることが特に好ましい。不活性ガスの割合が50%未満であると、反応部1から流出させるガスを十分に希釈することができない。一方、不活性ガスの割合が90%よりも多いと、反応部1から流出させるガスが希釈されすぎて、検出部7において正確に検出することができない。   The ratio of the inert gas in the mixed gas of the gas flowing out of the reaction section 1 and the inert gas is preferably in the range of 10% or more and 90% or less, and is 50% or more and 90% or less. More preferably, it is in the range of 80% or more and 90% or less. If the ratio of the inert gas is less than 50%, the gas flowing out from the reaction section 1 cannot be sufficiently diluted. On the other hand, if the ratio of the inert gas is more than 90%, the gas flowing out from the reaction unit 1 is too diluted and cannot be accurately detected by the detection unit 7.

<その他の部材>
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置10は、反応部1、加熱部2、ガス供給流路3、ガス排出流路4、流量調整部5、検出部7、分析部8および不活性ガス注入部9以外の他の部材を備えていてもよい。
<Other members>
The gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus 10 in this embodiment includes a reaction unit 1, a heating unit 2, a gas supply channel 3, a gas discharge channel 4, a flow rate adjustment unit 5, a detection unit 7, and an analysis unit. 8 and other members other than the inert gas injection part 9 may be provided.

(II)本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造方法
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造方法は、不活性ガス注入部9を備えること以外、従来公知であるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造方法を用いることができる。不活性ガス注入部9を製造する工程は、ガス排出流路4を製造した後の工程であればよい。不活性ガス注入部9を製造する工程は、不活性ガス注入部9の機能を有するように製造すること以外は特に限定されない。
(II) Method for Producing Gas Adsorbability and / or Reactivity Evaluation Device in the Present Embodiment The method for producing the gas adsorbability and / or reactivity evaluation device in the present embodiment includes an inert gas injection unit 9. Other than the provision, a conventionally known method for producing a gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus can be used. The process for manufacturing the inert gas injection part 9 may be a process after the gas discharge channel 4 is manufactured. The process of manufacturing the inert gas injection part 9 is not particularly limited except that the inert gas injection part 9 is manufactured to have the function of the inert gas injection part 9.

(III)本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造装置
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造装置は、不活性ガス注入部9を備えること以外、従来公知であるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の製造装置を用いることができる。不活性ガス注入部9を製造する装置は、不活性ガス注入部9の機能を有するように製造すること以外は特に限定されない。
(III) Manufacturing Apparatus for Gas Adsorbing and / or Reactive Evaluation Apparatus in the Present Embodiment The manufacturing apparatus for the gas adsorbing and / or reactive evaluating apparatus in the present embodiment includes an inert gas injection unit 9. Other than the provision, a conventionally known apparatus for producing an evaluation apparatus for gas adsorption and / or reactivity can be used. The apparatus for manufacturing the inert gas injection section 9 is not particularly limited except that the apparatus is manufactured so as to have the function of the inert gas injection section 9.

(IV)本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の具体例
検出部7としては、NOx及びSO計を用いることができる。検出部7の上流には不活性ガス導入ラインが設計されており、不活性ガス注入部9が接続されている。不活性ガス注入部9の役割は、反応部(サンプル部)1から流れ出る、検出上限以上の高濃度被検出ガスに、HeやNなどの不活性ガスを添加し、希釈することによって検出部7の検出レンジ内に最適化することにある。
(IV) Examples detector 7 of the adsorptive and / or reactive evaluation apparatus of the gas in the present embodiment, it is possible to use a NOx and SO 2 meter. An inert gas introduction line is designed upstream of the detection unit 7 and an inert gas injection unit 9 is connected thereto. The role of the inert gas injecting unit 9 is to add an inert gas such as He or N 2 to the high-concentration detection gas that flows out from the reaction unit (sample unit) 1 and exceeds the detection upper limit, and dilutes the detection unit. 7 to optimize within the detection range.

不活性ガス注入部9は、マスフローコントローラ(MFC)を利用して、供給する不活性ガスの流量調整を行ってもよい。したがって、搭載するMFCの容量を大きくすることによって、希釈可能なレンジを広くすることができる。また、検出部7には検出成分に応じて種々のガス分析計を適用可能であるが、より高感度な分析計を用いることによって、検出レンジを広げることが可能である。   The inert gas injection unit 9 may adjust the flow rate of the inert gas to be supplied using a mass flow controller (MFC). Therefore, the range in which dilution can be performed can be widened by increasing the capacity of the mounted MFC. In addition, various gas analyzers can be applied to the detection unit 7 according to the detected components, but the detection range can be expanded by using a more sensitive analyzer.

具体的には、従来のTPDシステムは、多くの場合、予め低濃度に希釈されたガス、もしくは各種ガスボンベとMFCとを同時使用し、流通ガスを混合することで希釈したガスを試料部に流通させる。これは、検出部に導入するガスの濃度を検出部の検出レンジ内に最適化するためである。すなわち、従来のシステムでは、測定可能なTPDもしくはTPR測定の濃度が検出部の性能に左右されていた。例えば、高感度分析計である質量分析計では約数ppb〜1ppmオーダー、化学発光方式NOx計では数100ppb〜0.1%程度が検出範囲である。   Specifically, in many cases, the conventional TPD system uses a gas diluted to a low concentration in advance, or various gas cylinders and MFC at the same time, and distributes the diluted gas by mixing the circulating gas to the sample part. Let This is to optimize the concentration of the gas introduced into the detection unit within the detection range of the detection unit. In other words, in the conventional system, the measurable concentration of TPD or TPR measurement depends on the performance of the detection unit. For example, the detection range is about several ppb to 1 ppm order in the mass spectrometer which is a high sensitivity analyzer, and about several hundred ppb to 0.1% in the chemiluminescence type NOx meter.

これに対して、本実施形態の不活性ガス注入方式を用いる場合、検出下限は検出部の性能によって決定されるが、評価用ガスをHeやNなどの不活性ガスで希釈することによって、検出上限を広げることができる。例えば、本実施形態の不活性ガス注入方式を用いるTPDシステムでは、評価用ガスの最大流量が100mL/min.であるのに対し、不活性ガスを最大1200mL/min.まで添加することが可能であるため、検出範囲が数100ppb〜5000ppmである化学発光方式NOx計を検出部に用いた場合、測定可能である検出範囲は数100ppb〜6.5%(検出上限は、従来のTPDシステムの検出上限の約13倍)となる。この検出範囲は、より高感度な検出器を使用すること、不活性ガス注入部に搭載するMFC容量を増大させること等でさらに広げることができる。すなわち、本実施形態では、従来対応できなかった幅広いガス濃度条件下でのガス成分の分析が可能となる。 In contrast, when using the inert gas injection method of the present embodiment, the lower limit of detection is determined by the performance of the detection unit, but by diluting the evaluation gas with an inert gas such as He or N 2 , The detection upper limit can be expanded. For example, in the TPD system using the inert gas injection method of this embodiment, the maximum flow rate of the evaluation gas is 100 mL / min. In contrast, a maximum of 1200 mL / min. Therefore, when a chemiluminescent NOx meter with a detection range of several hundred ppb to 5000 ppm is used as the detection unit, the detection range that can be measured is several hundred ppb to 6.5% (the detection upper limit is , Which is about 13 times the upper limit of detection of the conventional TPD system). This detection range can be further expanded by using a more sensitive detector, increasing the MFC capacity mounted in the inert gas injection section, or the like. That is, in this embodiment, it becomes possible to analyze gas components under a wide range of gas concentration conditions that could not be handled conventionally.

(V)本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置の用途
本実施形態におけるガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、種々の用途に用いられる。例えば、触媒機能を有する対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価するために用いられる。これにより、本発明のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置は、触媒機能を有する当該対象物を用いる分野に広く適用することができる。
(V) Use of gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus in this embodiment The gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus in this embodiment is used for various applications. For example, it is used for evaluating gas adsorption and / or reactivity in an object having a catalytic function. Thereby, the gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus of the present invention can be widely applied to the field using the object having a catalytic function.

(VI)その他の実施形態
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(VI) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、工業化学関係、医薬品関係、食品関係、電気電子関係、燃料電池関係、排ガス処理関係、二次電池(リチウムイオン電池等)関係、などの広範な分野に利用することができる。   The present invention can be used in a wide range of fields such as industrial chemistry-related, pharmaceutical-related, food-related, electrical / electronic-related, fuel cell-related, exhaust gas treatment-related, secondary battery (lithium ion battery, etc.)-Related.

1 反応部
2 加熱部
3 ガス供給流路
4 ガス排出流路
5 流量調整部
6 ガス貯蔵部
7 検出部
8 分析部
9 不活性ガス注入部
10 ガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction part 2 Heating part 3 Gas supply flow path 4 Gas discharge flow path 5 Flow rate adjustment part 6 Gas storage part 7 Detection part 8 Analysis part 9 Inert gas injection part 10 Gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus

Claims (3)

評価対象物が内部に設けられている反応部、該評価対象物を加熱する加熱部、該反応部の内部へガスを流入させるガス供給流路、該反応部からガスを流出させるガス排出流路、該ガス供給流路の内部に設けられている流量調整部、および該ガス排出流路に設けられている検出部を備えており、
上記評価対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を分析する分析部が、上記検出部及び上記反応部に連結しており、
上記ガス排出流路に不活性ガスを注入する不活性ガス注入部が、上記ガス排出流路に設けられており、
上記検出部が、上記反応部から流出させたガスと上記不活性ガスとの混合ガスに含まれている成分を検出する、ガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置。
A reaction part in which an evaluation object is provided, a heating part for heating the evaluation object, a gas supply channel for allowing gas to flow into the reaction part, and a gas discharge channel for allowing gas to flow out from the reaction part A flow rate adjusting unit provided in the gas supply flow path, and a detection unit provided in the gas discharge flow path,
The analysis unit for analyzing the gas adsorption and / or reactivity in the evaluation object is connected to the detection unit and the reaction unit,
An inert gas injection part for injecting an inert gas into the gas discharge channel is provided in the gas discharge channel;
A gas adsorption and / or reactivity evaluation apparatus in which the detection unit detects a component contained in a mixed gas of the gas flowing out of the reaction unit and the inert gas.
上記不活性ガス注入部が、第2の流量調整部を有している、請求項1に記載のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置。   The gas adsorption property and / or reactivity evaluation device according to claim 1, wherein the inert gas injection unit includes a second flow rate adjustment unit. 触媒機能を有する対象物におけるガスの吸着性及び/又は反応性を評価するために用いられる、請求項1または2に記載のガスの吸着性及び/又は反応性の評価装置。   The gas adsorption property and / or reactivity evaluation apparatus according to claim 1 or 2, which is used for evaluating gas adsorption property and / or reactivity in an object having a catalytic function.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018028532A (en) * 2016-08-16 2018-02-22 フロンティア・ラボ株式会社 Analysis device
JP6342096B1 (en) * 2018-02-14 2018-06-13 株式会社ベスト測器 Equipment for evaluating gas responsiveness of test specimens

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