TPR程序升温还原技术（Temperature Program Reduction）测定的是在升温过程中个温度点氢气的浓度持续变化，将化学信号转变为电信号反应在图谱上，利用TPR技术可以研究负载型金属催化剂在还原过程中金属氧化物之间或金属氧化物与载体之间的相互作用信息，计算耗氢量。TPR技术还可以计算还原反应活化能，以2对1/作图为一条直线，由斜率可求得。是升温速率，Tm是峰最大值对应的温度。

我们以某高校载铁半焦TPR实验为例，半焦是煤热解过程中形成的复杂产物，主要由碳、氢、氧有机成分组成，碳元素比例达到95%，少量的氮、硫元素和杂环化合物。因此在TPR实验中，要考虑适合的活化温度、升温速率，还要注意峰位是否为消耗氢气的还原峰。在本实验中，我们使用30ml/min的氩氢混合气（H2 8vol%）为载体，升温速率10℃/min。

一、脱水活化温度的确定

1.TPR实验前可以做一次TG分析来确定脱水活化温度，活化温度应低于样品分解温度。没有条件，也可以通过不同温度下焙烧的方式计算失重，看质量是否明显减少。

2.参考文献，注意是高质量度的文献（文献中的实验条件可能并不完全适用于自己的样品或条件无法重现，需要验证）。

3.如无辅助仪器，可以使用本公司化学吸附仪做一组空白试验作为参考，样品应不含未脱干净的有机物。

二、半焦活化温度的确定

  我们分别在300℃和400℃（参考文献）活化温度下，Ar吹扫1小时，然后进行程序升温还原。实验结果如图1。

图1  300℃和400℃活化处理的TPR

  300℃活化下的TPR图谱明显优于400℃活下的TPR图谱，所以接下来的实验中使用300℃活化。

图2  300℃活化处理的半焦TPR

三、实验图谱中的反峰是什么

在图2中和图3中，实验过程中使用了硅胶+冰水冷阱驱除生成水，那么图上的反峰是什么？

图3 两次重现测试TPR 

（一）首先我们了解下TPR实验图谱中反峰可能的来源

“反峰”即与实验被测物质结果相反的峰；TPR实验出现相反锋形主要是以下几种情况造成，具体情况需要依据实际实验情况确定。可能是生成水 H2O、HCl、 CH4、氢溢流、自身吸附的H2O。

（二）反峰情况该如何判断和解决？

（1）H2O产生的反峰

如果是低温区间出现反峰，很可能是吸附水峰；水峰分为吸附H2O和反应H2O两种情况，我们可以将载气换成Ar，取同样条件处理后的样品进行实验，如果反峰仍然存在，即证明是吸附H2O，如消失则为反应生成H2O；反应生成H2O出现的反峰，往往是负载物质含量过少时出现，一般会表现为削弱峰信号；H2O峰信号可以通过在 TCD前设置冷阱去除。

（2）氢溢流产生的反峰

通过冷阱排除H2O峰的影响后，也会出现一些反峰，这些反峰可能会是氢溢流；氢溢流是催化剂中氢化学键分解，与载体反应并产生脱氢现象，使混合气中氢的浓度增加的现象，该现象发生在催化剂的应用温度下被认为是有益于催化反应的。TPR中H2浓度降低，测试结果表现为正峰；反之会表现出反峰。氢溢流出现在众多催化反应中。此外氢气与Pt等贵金属生成氢化物，也会在高温时分解，这类反峰往往在较高温度时出现；还有一种脱氢现象，在样品比表面积很大时常见，低温时样品吸附了氢气，高温时候脱附，导致出现反峰，这种情况比较少见，因为氢气的脱附温度较低。

（3）反应生成的化合物产生的反峰

样品制备时或使用过的催化剂中有积碳存在，TPR过程中会发生甲烷化从而生成甲烷，一方面论证了积碳的存在，同时也论证了甲烷化发生的温度；还有一些金属盐，在做TPR实验过程中产生生成物的影响，如CuCl还原后产生的HCl；上述生成物均可通过在冷阱管内填充吸附剂去除反峰对实验结果的影响。

所以，在TPR实验中使用合适的冷阱是非常重要的。

回到刚才的问题，图2和3中，反峰是什么。在进行TPR实验室，如有条件，在TPR实验中可以联用质谱MS同时在线实时监测产物组成。本次实验中没有将化学吸附仪和质谱仪联用，但是通过图4空白组对照，可以看到样品在350℃左右开始分解，并随温度的升高，脱出量越来越多，会与TPR实验产生的反峰信号叠加。