華南理工催化劑表征作業(yè).docx

催化劑表征第三講 程序升溫分析技術(shù)作業(yè):一、通過TPD、TPR技術(shù)可以獲得催化劑的定性定量性質(zhì)1.吸附活性中心的數(shù)目；2.脫附反應(yīng)的級數(shù)和活化能；3.表面能量分布。4.吸附在固體物質(zhì)表面不同吸附強(qiáng)度吸附物質(zhì)的數(shù)目；5.附物種的相對數(shù)量；6.脫附物種在固體物質(zhì)表面的吸附強(qiáng)度；7. 金屬催化劑的分散度，活性表面積。推導(dǎo)脫附活化能的公式：ACA+C CA 1-=nnm max=1脫附速率：d=kdnmn吸附速率：a=kdCAmnmn總脫吸附數(shù)率：=-dndt=d-a設(shè):脫吸附過程中氣相不吸附，則a=0 ,反映級數(shù)n=1則=-dndt=kdnm-nmddt=kdnm-ddt=kd阿倫尼烏斯公式：kd=Aexp-EdRT則-ddt=Aexp-EdRTT=T0+tdT=dt則：-ddT=Aexp-EdRT-ddT=Aexp-EdRT當(dāng)T=Tm時到達(dá)峰值，d最大dTT=Tm=0T(ddT)T=Tm=0AEaRTexp-EdRT-Aexp-EdRT T=Tm=0EdRTm2-Aexp-EdRTm=0EdRTm2=Ae-EdRTmlnEdRTm2=lnAe-EdRTmlnEd-lnRTm2=-EdRTm+lnAlnEd-(lnR+lnTm2)=-EdRTm+lnA-lnEdRTm+lnEd-lnA-lnR=2lnTm-ln得脫附活化能的公式：EdRTm+lnEdAR=2lnTm-ln實(shí)驗操作時必須保證試樣的大小合適不能過大導(dǎo)致氣體脫附的過程中出現(xiàn)影響實(shí)驗的吸附過程。才能保證TPD、TPR實(shí)驗在動力學(xué)區(qū)進(jìn)行。二、采用TPD法，以氫氣為載氣進(jìn)行測定。設(shè)：催化劑Ni/Al2O3樣品重W, g, 活性組分Ni含量x%；金屬的原子量M; H2吸附量 Va,ml則氫原子摩爾數(shù)： 2Va/22414 催化劑Ni/Al2O3樣品中金屬原子的摩爾數(shù)： Wx/ M 金屬的分散度（D）為表面原子占總體原子的比，則，D=吸附的氫原子數(shù)/樣品中金屬原子的摩爾數(shù)= (2Va/22414) M/Wx活性金屬的比表面積Sg，即樣品中表面金屬原子的摩爾數(shù)*阿伏伽德羅常數(shù)Na*單個原子的表面積/催化劑樣品中金屬原子的重量,Sg= (2Va/22414). Na/Wx = DNa/M活性組分金屬顆粒（晶粒）是球形，或者相當(dāng)與（等效）球，平均顆粒粒徑為d, nm。Ni金屬的密度，Sg=SW=6dd=6Sg三、Effect of the preparation method on the performance of CuOMnOxCeO2catalysts for selective oxidation of CO in H2-rich streams, J Li, P Zhu, R Zhou, Journal of Power Sources, 196, (2011), 9590 9598圖7分析如圖，CuMC-SG和CuMC-HY的兩條的H2吸收線的還原峰低于220。溫度較低的還原峰是由與二氧化鈰的強(qiáng)力結(jié)合的錳與銅原子產(chǎn)生的。溫度較高的還原峰是由于CeO2表面的CuOx顆粒以及弱連結(jié)于CeO2和小體積的二維、三維尺度的銅原子簇形成。CuMC-HY由于其采用檸檬酸溶膠-凝膠法合成，所以其在257有一個穩(wěn)定Cu+簇形成的還原峰。而且Cu+是主要的CO吸附于反應(yīng)活性中心，所以CuMC-HY的CO氧化催化活性高于CuMC-SG。CuMC-CP的TPR譜中只有一個還原峰在214，可見此催化劑中的活性物質(zhì)與二氧化鈰的結(jié)合非常弱。CuMC-IM在H2吸收譜中有