【摘要】 程序升温解吸（TPD）技术可获得碳表面各个官能团的定性和定量信息，已成为Boehm滴定的替代技术，特别适用于表征具有扩展孔隙率的碳材料上的某些官能团。

碳材料在环保技术、能源生产或精细化学合成等领域有许多应用。然而，碳市场的潜在增长取决于是否对碳表面化学有更好理解，从而导致独特的材料设计[1]。尽管有可靠的分析方法可以揭示碳材料的化学和结构特性，因此可以更好地了解碳表面化学：如扫描隧道显微镜（STM），透射电子显微镜（TEM），X射线衍射（XRD），X射线光电子能谱（XPS），红外（IR）和拉曼光谱，化学滴定方法，电子能量损失光谱（EELS），程序升温技术等。

 

但通过单一表征技术迅速识别和定量碳上的氧表面基团是罕见的，并且表面基团的明确性和定量鉴定仍然难以捉摸[1]。此外，只有少数技术允许确定氧表面基团的数量和类型。例如，使用Boehm滴定法，某些氧官能团的表面浓度是根据具有不同强度的各种酸/碱的消耗来估计的。该方法可以在室温下进行，操作简单，但在处理少量样品时，该程序非常耗时，并且涉及多步骤程序，会增加实验误差，此外，结果在很大程度上取决于实验条件[2]。

 

程序升温解吸（TPD）技术可获得碳表面各个官能团的定性和定量信息，已成为Boehm滴定的替代技术，特别适用于表征具有扩展孔隙率的碳材料上的某些官能团。该方法基于表面基团在不同温度下的热分解，当与质谱仪（TPD-MS）或气相色谱仪（TPD-GC）耦合时，可以从样品的相应TPD谱图下的区域高精度地确定作为气体释放的表面基团的量。该技术仅需要少量样品，并且可以使用不是非常昂贵的设备轻松实现常规分析。

 

自1990年代以来，TPD在研究碳表面上含O物质的物理化学状态方面变得流行[3]，随后出现了含N-和S基团的TPD分析[4]。最近，TPD技术也已扩展到量化H端接的边缘位点[5]，这些位点在超级电容器和水电解等电化学应用中最为相关。然而，其他表面基团的TPD分析不如含O表面基团的TPD分析成熟，含N基团和含S基团的分解温度范围趋于重合，但各物种的分解产物存在一些差异。

 

通过TPD轮廓的反卷积来评估单个氧表面基团的数量首先由Figueiredo等人报道[6]。此后，这项工作一直被用作TPD-MS获取有关碳材料上含氧表面基团性质的定性和定量信息的参考。

 

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