Phương pháp giải hấp NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD- Temperature Programmed Desorption) được tìm ra vào năm 1960 để xác định lực axit và lượng các tâm axit tương ứng trên xúc tác. Người ta sử dụng NH3 như một chất dò, được hấp thụ bão hòa trên các tâm axit của bề mặt xúc tác. Các mẫu xúc tác sau khi được hấp thụ cân bằng NH3 dưới điều kiện xác định sẽ được gia nhiệt theo chương trình nhiệt độ. Khi năng lương nhiệt cung cấp lớn hơn năng lượng hấp thụ. Các phân tử NH3 giải hấp khỏi bề mặt chất hấp thụ và được khí mang đưa qua Detector để xác định lượng.
Lập đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa lượng NH3 giải hấp theo nhiệt độ. Trong quá trình giải hấp NH3 theo nhiệt độ, trên những tâm axit yếu sẽ giải hấp NH3 trước, nên những tâm axit mạnh giải hấp NH3 sau. Như vậy, các tâm có lực axit mạnh sẽ có Tmax lớn và ngược lại. Tổng diện tích pic NH3 cho biết lượng khí hấp thụ và từ đó có thể tính được [H+] (số tâm axit) trên một đơn vị khối lượng chất xúc tác (mmol/g).
Mối quan hệ giữa nhiệt độ giải hấp và năng lượng (nhiệt) giải hấp được biểu diễn theo phương trình sau:
Log(Tp2/β) = - Ed/2,302.RTp + log(EdA/RC) Trong đó:
B: Tốc độ gia nhiệt tuyến tính Tp: Nhiệt độ của pic
Ed: Năng lượng giải hấp
A: Lượng chất bị hấp phụ bão hòa C: Hằng số tốc độ giải hấp
Như vậy, đồ thị log(Tp 2
/ β) Theo 1/Tp sẽ là đường thẳng chỉ quan hệ tuyến tính giữa hai đại lượng này trong quá trình giải hấp theo chương trình nhiệt độ và từ đó có thể xác định được giá trị Ed từ độ dốc của đồ thị.
Dựa vào diện tích pic giải hấp tại các nhiệt độ khác nhau ta có thể xác định được dung lượng NH3 tiêu thụ và từ đó đánh giá được lực axit và số lượng các tâm axit tương ứng. Các tâm axit yếu sẽ giải hấp NH3 ở nhiệt độ thấp và ngược lại các tâm axit mạnh sẽ giải hấp NH3 ở nhiệt độ cao hơn.
Tâm axit yếu giải hấp ở nhiệt độ ≤ 200oC
Tâm axit trung bình giải hấp ở nhiệt độ từ 200oC đến 400o
C Các tâm axit mạnh giải hấp ở nhiệt độ ≥ 400oC
Độ mạnh của axit được định nghĩa bởi khả năng chuyển hóa một bazơ hấp thụ nó trên bề mặt nó thành axit liên hợp tương ứng.
Nếu sự chuyển hóa bao gồm sự chuyển proton sang chất bị hấp thụ thì khi đó chất hấp thụ đặc trưng cho loại axit được gọi là axit bronsted. Ngược lại, nếu bề mặt chia sẻ các cặp electron của nó cho chất bị hấp thụ thì nó đặc trưng cho loại axit lewis.
Khi bazơ sử dụng là NH3, ta có thể mô tả hai phản ứng minh họa cho hai loại axit đã nêu như sau :
Axit Bronsted: A-H+ + NH3 A-NH4+ Axit Lewis : A + NH3 A.NH3
Trong nghiên cứu này, mẫu xúc tác được đo trên máy Autochem 2020 (micrometric), nhiệt độ từ 100 -600o
C.