原理：
当气体分子在固体表面发生化学吸附后，会形成一定的吸附态。TPD 实验是先让固体样品在特定温度下吸附某种气体（吸附质）达到吸附饱和状态。然后，以一定的升温速率对样品进行程序升温。随着温度升高，吸附质分子与固体表面的吸附键能逐渐被克服，吸附质分子便会从固体表面脱附出来。在脱附过程中，通过合适的检测手段（如质谱仪、热导检测器等）来监测脱附气体的种类、脱附量以及脱附温度等信息。
不同的吸附质在不同的固体表面形成的吸附态具有不同的键能，所以会在不同的温度下脱附，由此可以通过 TPD 曲线（以脱附温度为横坐标，脱附气体量为纵坐标）来分析吸附质与固体表面的相互作用情况。
应用：
研究吸附位点性质：通过分析 TPD 曲线的峰形、峰位（脱附温度）和峰面积（脱附量）等特征，可以推断固体表面不同吸附位点的性质。例如，峰位较高的脱附峰可能对应着吸附键能较强的吸附位点，说明这些位点对吸附质有较强的吸附作用；而峰位较低的脱附峰则可能代表吸附键能较弱的吸附位点。
确定吸附态种类：不同的吸附态在脱附过程中会表现出不同的脱附温度和脱附量特征。比如在研究金属催化剂表面对氢气的吸附时，可能存在不同的吸附态（如原子态吸附、分子态吸附等），通过 TPD 实验可以区分这些不同的吸附态，并了解它们各自在催化剂表面的分布情况。
考察催化剂活性：对于催化剂而言，其表面的化学吸附情况与催化活性密切相关。TPD 可以帮助研究人员了解催化剂对反应物分子的吸附能力以及吸附的牢固程度，进而推断催化剂的潜在活性。例如，如果一种催化剂对反应物分子的吸附键能适中，既能够有效地吸附反应物，又能在反应过程中使反应物分子较容易地脱附参与反应，那么这种催化剂可能具有较好的活性。
原理：
在 TPR 实验中，将含有金属氧化物等可还原物质的样品置于还原气氛（通常是氢气等还原性气体）中，然后按照设定的升温程序进行加热。在升温过程中，随着温度升高，还原性气体与金属氧化物表面发生化学吸附，随后发生还原反应，将金属氧化物还原为金属单质或低价态金属氧化物。通过监测还原气体的消耗量、反应速率等随温度的变化情况，可以了解金属氧化物的还原过程。
金属氧化物与还原性气体的化学吸附是还原反应发生的前提，不同的金属氧化物对还原性气体的吸附能力不同，而且吸附后发生还原反应的难易程度也不同，这些都会反映在 TPR 曲线（以升温温度为横坐标，还原气体消耗量为纵坐标）上。
应用：
确定最佳还原条件：通过分析 TPR 曲线的形状、峰值位置（对应的温度）以及消耗还原气体的总量等信息，可以确定金属氧化物的最佳还原温度、还原速率等最佳还原条件。这对于在制备金属负载型催化剂等过程中，准确控制还原工艺参数至关重要，只有在合适的还原条件下，才能确保将金属氧化物前驱体还原为具有良好活性的金属态。
研究吸附与还原机制：TPR 可以帮助深入研究金属氧化物与还原性气体之间的化学吸附以及后续的还原机制。比如，可以了解到金属氧化物表面哪些位点更容易与还原性气体发生化学吸附，以及吸附后如何逐步发生还原反应转化为金属单质，这对于理解催化剂的形成过程和活性来源有很大帮助。
评估催化剂前驱体性能：在催化剂制备中，常使用金属氧化物作为前驱体。TPR 实验可以对不同的金属氧化物前驱体进行评估，通过比较它们的 TPR 曲线特征，判断其对还原性气体的吸附能力、还原难易程度等性能差异，从而选择更合适的前驱体来制备高性能的催化剂。
原理：
TPO 实验是将样品置于氧化气氛（如氧气等）中，按照设定的升温程序进行加热。在升温过程中，样品表面可能存在的一些物质（如积碳、还原态金属等）会与氧化气氛发生化学吸附，随后发生氧化反应。通过监测氧化气体的消耗量、氧化反应速率等随温度的变化情况，可以了解样品表面物质的氧化过程。
例如，当研究碳材料表面的积碳时，积碳会与氧气发生化学吸附，然后在一定温度下开始氧化，不同类型的积碳与氧气的化学吸附和氧化特性不同，这会反映在 TPO 曲线（以升温温度为横坐标，氧化气体消耗量为纵坐标）上。
应用：
研究积碳清除：在许多催化反应过程中，碳材料或催化剂表面可能会形成积碳，影响其性能。TPO 可以用来研究积碳在不同温度下与氧气的化学吸附以及氧化清除情况。通过分析 TPO 曲线，可以确定积碳的氧化起始温度、氧化速率等信息，从而为选择合适的再生条件（如再生温度、氧气流量等）提供依据，以恢复材料或催化剂的性能。
分析金属氧化过程：对于一些金属或金属化合物，TPO 可以用来研究它们在氧化气氛下的化学吸附和氧化过程。比如，研究某种金属在不同氧化阶段的化学吸附情况以及氧化反应速率变化，通过分析 TPO 曲线可以了解金属从还原态到氧化态的转变过程以及在这个过程中与氧气的化学吸附特性，这对于理解金属的腐蚀、防护等方面有重要意义。
评估材料稳定性：通过 TPO 实验对材料进行氧化测试，可以评估材料在氧化环境下的稳定性。如果材料在较低温度下就开始大量消耗氧化气体且氧化速率很快，说明材料的抗氧化能力较差，稳定性较低；反之，如果材料在较高温度下才开始有明显的氧化反应且氧化速率较慢，则说明材料具有较好的抗氧化能力，稳定性较高。