催化劑表征與所用儀器

1、第五章工業(yè)催化劑的活性評價與宏觀物性表征中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2004.11估量催化劑價值的四個指標：1）活性（!）2）選擇性3）壽命4）價格實驗室與工業(yè)裝置測定催化劑活性的差異：活性評價必須在實驗室小規(guī)模，但不能準確估量大規(guī)模裝置內(nèi)的催化性能，兩者要關(guān)唳。工業(yè)反應(yīng)器的原料氣速大，外擴散可消除催化劑的表征手段與所用儀器催化劑概述催化劑的性能指標催化劑宏觀物理性質(zhì)測定近代物理方法在催化劑表征中的應(yīng)用簡介催化劑概述2.1Catalystisthebasisofchemistryindustry.1)Catalystandcatalysis催化劑是指一種能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身不參與最終產(chǎn)物的物質(zhì)；

2、催化作用是一種化學(xué)作用，是靠用量極少而本身不被消耗的一種叫做催化劑的外加物質(zhì)來加速化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象。催化劑概述1)Thebasiccharactersofcatalystscatalystscanacceleratethespeedofchemicalreactionmeanwhileitdoesntinvolveintheendproduct;catalystshaveselectivity;3.itcouldonlyacceleratethepotentialthermalreactions;4.itcouldonlychangethereactionspeedinsteadoftheequ

3、ivalenceTheclassificationofcatalystsaccordingtotheprocesscharacteristics,theyareusuallydividedinto均相配合物催化劑、多相固體催化劑和酶催化劑三大類。催化劑的性能指標Generally,catalystshavesomecharactersasfollows:1捂性；2.selectivity;3.mechanicalstrength;4.1ifecycle;5.geometrymechanicalcharacter;6.macrophysicalstructure;7.microphysicals

4、tructure;etc.Somecorrespondingparametersthatareusedintheindustrialproduction:1.conversionrate2.spacevelocity3.spacetimeyield4.selectivity5.yieldperpass催化劑宏觀物理性質(zhì)測定工業(yè)催化劑或載體是具有發(fā)達孔系和一定內(nèi)外表面的顆粒集合體。若干晶粒聚集為大小不一的微米級顆粒。實際成形催化劑的顆?；蚨瘟Ｗ娱g，堆積形成的孔隙與晶粒內(nèi)和晶粒間微孑L,構(gòu)成該粒團的孔系結(jié)構(gòu)催化劑的直徑和粒徑分布表示粒徑分布最簡單的方法是直方圖，測量粒徑lmn以上的粒度，最簡單的

5、是用標準篩進行篩分法，此外還有光學(xué)顯微鏡、重力沉降一揚析法、沉降光透法及光衍射法機械強度的測定一般有單?？箟核閺姸鹊臏y定、堆積抗壓碎強度測定盧損性能堿驗抗毒穩(wěn)定性及其測定比表面積測定與孔結(jié)構(gòu)表征（重點介紹）比表面積測定孔和表面是多相催化反應(yīng)發(fā)生的空間。對普通工業(yè)催化劑一般采用蒸汽物理吸附和壓汞法。1.催化劑比表面積的測定常用的測定總比表面積的方法有BET法和色譜法，測定活性比表面的方法有化學(xué)吸附法和色譜法EET法測單一比表面積經(jīng)典的BET法，基于理想吸附的物理模型，假定表面上各個吸附位置從能量角度而言都是等同的，吸附時放岀的吸附熱相同；并假定每個吸附位只能吸附一個質(zhì)點，而已吸附質(zhì)點之間作用力可

6、以忽略。EET公式，表示當氣體靠近其沸點并在固體上吸附達平衡時，氣體的吸附量年窩壓力p間白勺矣系：BET法測單一比表面積QPsCl/Ps）+UQp/耳）式中V平衡壓力為P時吸附氣體的總體積；Vm催化劑表面覆蓋單分子層氣體時所需氣體的體積；p被吸附氣體在吸附溫度下平衡時的壓力；ps被吸附氣體在吸附溫度下的飽和蒸汽壓力；C與被吸附氣體種類有關(guān)的常數(shù)。為便于實驗上的運算，可將上式改成如下形式：P_V（QsQ）=1+01.PCVmCps可以看出，以p/V(ps-p)對p/ps作圖，可得一直線,直線在縱軸上的截距等于1/VmC,直線的斜率等于C-1/VmCo若令A(yù)=l/VmC,B=C-l/VmC則1Vm

7、二A+B實驗時，每給定一個P值，可測定一個對應(yīng)的V值，這樣可在一系列P值下測定V值，從而求得Vm值。按上述方法測定實驗數(shù)據(jù)后可繪出BET圖。用BET公式求固體表面積的關(guān)鍵，在于通過實驗測岀一系列的相對應(yīng)的p和V值，然后將p/V(psp)對p/ps作圖，可得一直線,直線在縱軸上的截距是1/VmC,斜率是(C-l)AmC,可以求得,1截距+斜率有了Vm值后，換算為被吸附氣體的分子數(shù)。將此分子數(shù)乘以1個分子所占的面積,即得被測樣品的總比表面積SS=NAmV式中V吸附氣體的摩爾體積，在標準狀況下等于22400ml；N阿伏加德羅常數(shù)。常見測定氣體吸附量的方法有三種，即容量法、重量法和色譜法。（1）容量法

8、容量法測定比翼擊是測量已知量的氣體在吸附前后體積之差，由此即可算出被吸附的氣體量。（2）重量法重量法的原理是用特別設(shè)計的方法,稱取被催化劑樣品吸附的氣體重量。（3）氣相色譜法測定時，固定相就是被測固體本身，載體氣可選用氮氣、氫氣等，吸附質(zhì)可選用易揮發(fā)并與被測固體間無化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。BET容量法裝置示意圖1-8?12-13：兩通活基；9-11：Y形二通活基（可接通大氣或水泵）幾種廠家生產(chǎn)的比表面積分析儀產(chǎn)品型號:JW-004型產(chǎn)品廠商:北京精微高博科技開發(fā)中心-OTOQ0，-TuiTtB-JW-04型全自動氮吸附比表面儀，采用固體標樣法，可以快速而準確的測試比表面積，對于科研和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場檢測是

9、一種較理想的儀器；JW-004型兩用氮吸附比表面儀，既可采用固體標樣，也可采用氣體標樣，除應(yīng)用于科研、生產(chǎn)外，還適合于教學(xué)實驗的應(yīng)用。全自動快速比表面積分析儀產(chǎn)品編號：C12213產(chǎn)品型號：GeminiV2365/2380技術(shù)參數(shù)1比表面積測量范圍為0.01m2/g到無上限2總孔體積測量范圍為4*10-6cm3/g到無上限特點1單點、多點BET比表面積Langmuir比表面積2t圖法的微孔分析3.STSA及總孔體積的分析4.GeminiV2380除具有2365的全部功能外，還增加了BJH孔徑分布，同時吸、脫附曲線可以收集一千個數(shù)據(jù)點。其他物理方法在催化劑表征中的應(yīng)用簡介1.X射線光電子能譜儀(

10、XPS或ESCA)2X射線衍射儀(XRD)X射線光電子能譜儀產(chǎn)品編號：C12082產(chǎn)品型號：JPS-9200技術(shù)參數(shù)1普通光源分辨率0.9eV1,500cps-900kcps單色光源分辨家0.65eV100kcps普通光源AL600W/Mg,500W;2.5-50mA單色晃源Al,600W;2.5-50mA4能量搜索范圍：0-1480eV,步長：0.025eV5真空度7XIO8X射線衍射儀-2000型自動X射線粉末衍射儀(xrd)產(chǎn)品編號：C12062產(chǎn)品型號：Y-2000型技術(shù)參數(shù)1高穩(wěn)定性的X射線發(fā)生器：額定功率：3KW；X射線管電壓：1060KVlKV/step；X射線管電流：580mA1mA/step2.X射線衍射管：基本