催化劑表征匯總篇

催化劑表征

匯總篇晶粒、顆粒尺寸積碳酸性分散閾值、分散度負(fù)載型催化劑提高效率，減少貴金屬用量SMSI，提高活性抗燒結(jié)…….合適的負(fù)載量1，2-二氯乙烷催化燃燒催化劑篩選：火山型曲線成因理論解析及其在多相催化中的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬氧化物及其鹽類作為催化劑使用時(shí)，將它們分散到大比表面載體上，可以大大提高催化劑的催化活性。二十世紀(jì)80年代，謝有暢，唐有祺在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)：氧化物或鹽類自發(fā)分散到載體表面形成單層或亞單層結(jié)構(gòu)是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象。單層分散的存在是負(fù)載體系具有明顯的閾值效應(yīng)的原因。載體的比表面積有限，使得物質(zhì)在載體上的單層分散量也是有限的。當(dāng)載量達(dá)到一定程度時(shí)，物質(zhì)在載體表面的分散量已經(jīng)達(dá)到飽和，如果載量再提高，被分散物多余的部分將以較穩(wěn)定的晶體形式存在，這時(shí)體系在性質(zhì)上與完全單層分散態(tài)時(shí)有較大差別，這便是閾值效應(yīng)。單層分散&單層分散域值提高活性、降低成本...XRD（X-射線衍射）LRS（激光拉曼光譜）XPS（X-射線光電子能譜）穆斯堡爾譜等溫H2還原法測量化學(xué)吸附法擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜(EXAFS)離子散射譜(ISS)等方法XRDRaman單層相、晶相具有不同的散射峰EXAFS化學(xué)吸附法H2-TPR為什么XRD上看不見負(fù)載組分的峰(物相)?負(fù)載量小,低于儀器下限值,1-5%高度分散,晶粒太小無定形形成固溶體,進(jìn)入載體晶格如何根據(jù)XRD數(shù)據(jù)，計(jì)算負(fù)載型催化劑中活性組分的晶粒尺寸?Scherrer方程：晶粒尺寸=k/(hklcos)測晶粒大小由于只有晶體大到一定尺寸(至少需要6~8個(gè)晶胞)才能觀測到衍射峰，因此，衍射方法測量晶粒尺寸有一定的限制，例如，對于八面沸石，其晶胞約為2.45nm，測量的極限尺寸為15~20nm。HFMW實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶體的衍射線寬度隨晶粒厚度減小而增大，根據(jù)衍射峰的半高寬來計(jì)算晶粒尺寸的大小晶粒尺寸與顆粒尺寸區(qū)別晶粒（Crystallite）與顆粒（Particle或Grain）3~200nmJade晶粒尺寸=k/(hklcos)Jade物相鑒定，擬合，結(jié)構(gòu)精修與晶粒尺寸測量視頻教學(xué)/viewthread.php?tid=21229晶粒大小計(jì)算軟件/viewthread.php?tid=23767晶粒尺寸=k/(hklcos)計(jì)算晶胞參數(shù)軟件/viewthread.php?tid=23640/viewthread.php?tid=399為什么HRTEM上看不見負(fù)載組分的顆?；蚓Ц駰l紋?顆粒太小,1nm固溶體的形成膜非晶非常接近,難以分辨a.RuO2/anatase-TiO2b.RuO2/rutile-TiO2FE-STEM斯坦福大學(xué)化工系的創(chuàng)始人、著名催化學(xué)家MichelBoudart教授KineticsofChemicalProcessesKineticsofHeterogeneousCatalyticProcesses活性中心（活性位）活性中心數(shù)量負(fù)載型催化劑（貴金屬）→活性→活性位→分散度暴露于外表面、直接與反應(yīng)物接觸常見金屬的分散度

D為dispersion，r為顆粒半徑，以A（0.1nm）為單位。Pd:D=5.6/rPt:D=5.66/rRu:D=6.66/rRh:D=5.4/rCu:D=5.19/rAg:D=5.7/rAu:D=5.86/rNi:D=5.03/rIr:D=5.52/r采用何種手段表征貴金屬的分散度?化學(xué)吸附法靜態(tài)氣體吸附法程序升溫脫附法脈沖法AppliedCatalysisB:Environmental,101(3–4)2011:431-440;AppliedCatalysisA:General,403(1–2)2011:173-182;JournalofCatalysis,296(2012):1-11化學(xué)吸附儀氫溢流載體吸附、反應(yīng)預(yù)處理→改變催化劑性質(zhì)、活性組分狀態(tài)小分子化學(xué)吸附→反應(yīng)物分子大、無法與活性組分接觸（活性組分在孔內(nèi)或被包覆）固體催化劑表面酸堿性的表征酸堿催化自1933年Gayer提出了固體酸的酸性部位就是催化活性中心的概念之后，大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證實(shí)了固體酸催化劑的酸性對其催化活性和選擇性都有重要的影響。由于固體酸催化劑表面可能同時(shí)存在質(zhì)子酸（B酸）和Lewis酸（L酸），因此一個(gè)理想的酸性分析方法不僅要求能區(qū)分B酸和L酸，而且還要對相應(yīng)的酸性位的分布位置、數(shù)量及強(qiáng)度做出準(zhǔn)確的判斷。Hammett酸強(qiáng)度函數(shù)酸度是指水溶液中的氫離子濃度，其大小與酸的電離和溶液的濃度有關(guān)，普通無機(jī)酸的酸度通常用pH值來表示。即pH=-log[H+]。1932年,漢默特(L·P·Hammett)提出的酸度函數(shù)H0,用以描述高濃度強(qiáng)酸溶液的酸度。100%濃硫酸其H0值為-11.92。

用Hammett酸強(qiáng)度函數(shù)表示時(shí)，100%H2SO4H0=-11.9超強(qiáng)酸H0<-11.9HA+B→A–+BH+或：A+

：B→A：B

H0=pKa+log

[B][BH+]吸附指示劑正丁胺滴定法

——非水溶液胺滴定法在20世紀(jì)50年代，Walling提出利用吸附在固體酸表面的Hammett指示劑的變色方法來測定固體酸催化劑表面的酸強(qiáng)度。測定原理：化學(xué)吸附利用堿性的Hammett指示劑分子在酸中心上的化學(xué)吸附變色（酸色）表征酸中心強(qiáng)度利用正丁胺等有機(jī)胺堿性分子的化學(xué)吸附量（滴定量）來表征催化劑酸量——正丁胺的堿性強(qiáng)于常用指示劑測定等當(dāng)點(diǎn)的方法：目測法、分光光度法具體方法：首先讓試樣分別吸附不同堿度的胺達(dá)到吸附平衡，再采用不同pKa值的Hammett指示劑來確定等當(dāng)點(diǎn)，從而得到酸強(qiáng)度分布。/viewthread.php?tid=15883&page=1Hammett指示劑法測固體超強(qiáng)酸的具體步驟

優(yōu)缺點(diǎn)：不需要任何儀器，并且操作方便，因此在早期應(yīng)用廣泛。雖可較準(zhǔn)確地得到固體酸催化劑表面酸的總量，但步驟較麻煩，吸附平衡和指示劑變色有時(shí)需較長的時(shí)間胺滴定法無法區(qū)分酸的種類。只能用于白色或淺色固體酸性的測定。測定酸強(qiáng)度H0<-5.6所用的指示劑酸色為黃色,堿色為無色,目測法有時(shí)會造成誤差，用紫外分光光度法會得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。對于孔徑小且孔道不通暢的固體酸樣品,指示劑無法進(jìn)入到孔道內(nèi)部,只有催化劑內(nèi)外表面酸性和酸量均勻的情況下才能使用指示劑法,否則結(jié)果不準(zhǔn)確。堿性氣體吸附-脫附法（TPD技術(shù)）用程序升溫的方法使固體酸表面上達(dá)到化學(xué)吸附飽和的堿性分子逐漸脫附下來，記錄不同脫附溫度下的堿性分子的脫附量，即可表示催化劑表面的酸度分布。先低溫飽和吸附程序升溫脫附儀器設(shè)備：化學(xué)吸附儀(TPD\TPR\TPO\TPSR)NH3NH3-TPDPy、正丁基胺、喹啉等吸附、脫附裝置脫附分子檢測裝置(a)SBA-15/P;(b)γ-Al2O3;(c)

HZSM-5中強(qiáng)酸脫附峰的溫度區(qū)間對應(yīng)于酸強(qiáng)度：脫附溫度高表明對應(yīng)的酸中心酸性強(qiáng)。峰面積對應(yīng)于酸量大?。悍迕娣e大表明對應(yīng)酸強(qiáng)度下的酸中心數(shù)目多。在用標(biāo)準(zhǔn)樣標(biāo)定的情況下，可以通過脫附峰的峰面積計(jì)算出氨氣的脫附體積，從而對表面酸中心數(shù)目進(jìn)行定量；或滴定法。脫附峰的個(gè)數(shù)反映催化劑表面酸中心分布的不均勻程度：峰個(gè)數(shù)多，不均勻性大，反之亦反。NH3-TPD方法的特點(diǎn)最適合表征多相催化劑的表面酸度分布不能區(qū)別B、L酸當(dāng)采用NH3為探針分子時(shí)，需注意的是由于NH3有可能分解為NH2-和H+而同時(shí)被固體酸的酸性位和堿性位吸附，因此在TPD法中胺比NH3更適合作探針分子。但是丁胺在較高脫附溫度時(shí)會在強(qiáng)酸中心發(fā)生分解反應(yīng)，因此對于中等酸性的固體酸催化劑，烷基胺為首選的探針分子。FortheNH3-TPD,thedesorptiontemperature(650-750℃)wasincredible.SO42-/MOx固體超強(qiáng)酸紅外光譜法測羥基法探針分子吸附法吡啶（Py）為探針分子NH3為探針分子其他堿性分子（三甲基胺、正丁胺、CO等）為探針分子堿性的探針分子被催化劑的表面酸性位吸附，固體酸催化劑表面的B酸和L酸與堿性探針分子作用形成不同的物種，其IR譜圖會產(chǎn)生一些特征吸收帶或發(fā)生原有吸收帶的位移，由此可測定酸的類型、強(qiáng)度和酸量。利用催化劑尤其是分子篩催化劑本身的IR譜圖中的羥基峰也可以表征催化劑的酸性。如，HRY分子篩在IR譜圖中3630cm-1附近的吸收峰對應(yīng)于大籠中酸性羥基的振動吸收峰，其酸性較強(qiáng)；3530cm-1附近的吸收峰對應(yīng)于小籠中酸性羥基的振動吸收峰，其酸性較弱；而3735cm-1處的吸收峰則對應(yīng)于分子篩骨架末端的Si-OH的振動吸收峰，其酸性最弱。γ-Al2O3：晶格畸變

全羥基化γ-Al2O3

[100]面下，有定位于正八面體構(gòu)型上的Al3+離子，表面受熱脫水時(shí)，OH基按統(tǒng)計(jì)規(guī)律隨機(jī)脫除。OH基鄰近于O2-離子或Al3+離子的環(huán)境不同，可分為五種不同的羥基位：A、B、C、D、E。O2-OHOHOH＋O2-＋OHO2-＋＋＋＋OHO2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋O2-O2-O2-O2-O2-＋＋＋＋＋＋O2-O2-＋氧化鋁表面的各種OH基EACDBPeri的γ-Al2O3模型500℃下，脫羥基67%，不產(chǎn)生O2-缺位；670℃，脫羥基達(dá)90.4，形成包括鄰近裸露Al原子和O2-缺位。Al3+為L酸中心，O2-為堿中心羥基環(huán)境不同，區(qū)分成5種羥基位最鄰近的O2-數(shù)：4、2、0、3、1序號類型波數(shù)(OH)/cm-1最鄰近的O2-

數(shù)1A380042B374423C370004D378035E37331氧化鋁表面上的OH基種類

A位有四個(gè)O2-臨近，由于O2-誘導(dǎo)效應(yīng)，該位堿性最強(qiáng)；

C位無O2-

誘導(dǎo)，酸性最強(qiáng)。

770K

脫羥基率67%，不產(chǎn)生O2-離子缺位.

940K脫羥基率90.4%，會形成裸露的Al原子和O2-離子缺位.堿性分子與表面酸位之間相互作用的三種類型：堿性的探針分子的質(zhì)子化固體表面路易斯酸位與堿性的探針分子的電子對的給予接受作用堿性的探針分子與酸位形成氫鍵接受體的作用探針分子吸附法py，1490cm-1紅外光譜儀真空處理裝置吸附裝置/紅外吸收池定性分析——區(qū)分B酸和L酸Py是最常用的堿性探針分子，其氮原子上的電子對具有很強(qiáng)的質(zhì)子親合勢，易與B酸作用生成PyH+，其C-C(N)鍵伸縮振動的紅外特征吸收峰出現(xiàn)在1540cm-1附近，可用于質(zhì)子酸的表征。Py還可與L酸發(fā)生配位，生成的Py-L在1450cm-1附近出現(xiàn)C-C(N)鍵伸縮振動吸收峰。兩種產(chǎn)物在1490cm-1處也均有特征吸收峰定量分析可通過IR譜圖中吸收峰的面積并根據(jù)Lambert-Beer定律來計(jì)算酸量的，通常采用1540、1450cm-1附近的這兩個(gè)吸收峰的面積來測定表面B酸和L酸的酸量。在Py-IR法中，由于消光系數(shù)還沒有一個(gè)確定值，這使得Py-IR法對固體酸催化劑酸性的分析仍處于半定量階段。采用吡啶（Py）為探針分子Py-IR法在表征分子篩催化劑酸性時(shí)，由于Py的動力學(xué)直徑較大，只能進(jìn)入某些分子篩的大籠與大籠中羥基發(fā)生作用，而不能進(jìn)入較小的籠中與小籠中羥基發(fā)生作用，因此Py-IR法測得的酸性主要是分子篩外表面和超籠中的酸性。用吡啶紅外測固體表面的L酸、B酸，以L酸為例，公式為：C（pyridineonLsites）=1.42*I（L）*R*R/W其中，I（L）為L酸峰面積，R為壓片直徑（cm），W為壓片重量（g）。B酸的系數(shù)為1.88不是1.42，其余都一樣。HZSM-5：B酸和L酸Al2O3：L酸SBA-15/P：B酸B酸L酸1540cm-11450cm-11490cm-1NH3也是IR法中常用的一種探針分子。NH3的動力學(xué)直徑比較?。?.165nm），幾乎不受分子篩孔大小的空間限制，因此可用于定量測定微孔、中孔和大孔分子篩的內(nèi)表面酸性。NH3易與質(zhì)子酸作用形成NH4+離子，N-H鍵的彎曲振動吸收峰出現(xiàn)在1450cm-1附近。NH3上的孤對電子與L酸配位形成L-NH3，L-NH3的特征吸收峰出現(xiàn)在1630cm-1附近。因此，根據(jù)這兩個(gè)特征吸收峰可區(qū)分B酸和L酸。應(yīng)在500K以下進(jìn)行，高溫下NH3在L酸上離解為NH2和NH，它們能取代原有的羥基，干擾酸性測定；氨在某些金屬氧化物上，例如MoO3、WO3、TiO2上，會生成氮化物。采用NH3為探針分子L酸B酸L酸較弱，隨著脫附溫度提升，1630cm-1峰逐漸消失除了常用的Py和NH3外，氘代乙胺(CD3CN)和CO等弱堿性分子也可作為探針分子進(jìn)行IR法分析。采用CD3CN作為探針分子時(shí)，CN與L酸中心以配位方式鍵合，可使C-N鍵的伸縮振動由原來的nC-N=2270cm-1向高波數(shù)方向位移30～60cm-1；若CN與B酸結(jié)合，則吸收帶向低波數(shù)方向位移，酸性越強(qiáng)則位移越大。采用CO作為探針分子時(shí)，CO主要通過氫鍵與B酸作用，這種氫鍵作用很容易被羥基區(qū)和C-O鍵伸縮振動區(qū)的IR譜圖認(rèn)定。另外需要注意的是，采用CO作為探針分子時(shí)，由于其堿性特別弱，因此需要在低溫下才能進(jìn)行測量。采用其他堿性分子為探針分子吡啶的紅外吸收譜帶較強(qiáng)且較尖銳，常用來進(jìn)行酸性定量分析氨的紅外吸收譜帶較寬，堿性較強(qiáng)，且分子體積小，可用于小孔和弱酸中心的測定

2,6-二叔丁基吡啶分子較大，用來測定沸石外表面的酸中心核磁共振法（NMR）NMR法主要有用于質(zhì)子酸研究的1HNMR技術(shù)用于酸類型、酸強(qiáng)度及酸量研究的31PNMR技術(shù)，其基本原理是先讓催化劑吸附各種堿性探針分子，然后再利用NMR法對吸附后的試樣進(jìn)行比較分析，常用的堿性探針分子有Py和三甲基膦等。27AlMASNMR、13CMASNMR、15NMASNMR1HMASNMR用1HNMR可直接檢測來自與分子篩骨架鋁相連的-OH基的B酸。通常氫型沸石分子篩中的1H核的譜峰有四種情況：來自于晶體表面和晶體缺陷中的非酸性Si-OH，化學(xué)位移在1.3-2.0ppm；來自于非骨架鋁中的Al-OH，化學(xué)位移在2.4-3.0ppm；來自于有酸性的骨架中Al-OH，化學(xué)位移在3.7-5.8ppm；來自于殘余的NH4+，化學(xué)位移在6.5-7.4ppm。HZSM-5非酸性Si-OH骨架中Al-OH殘余的NH4+隨著固體NMR技術(shù)的不斷發(fā)展，1HMASNMR已成為研究催化劑表面B酸的最直接方法，越來越顯示出其優(yōu)越性。與紅外光譜法相比，1HMASNMR解決了紅外光譜由于不同OH基之間消光系數(shù)的差異帶來的定量方面的困難及3200~4000cm-1范圍內(nèi)分辨率低的問題。但對于催化劑表面L酸的表征、酸酸強(qiáng)度、酸分布以及酸位的可接近性，則需要采取吸附其他堿性分子作為探針分子的NMR技術(shù)來進(jìn)一步表征。結(jié)合探針分子的1HMASNMR目前文獻(xiàn)報(bào)道的這類探針分子主要有氘代吡啶(pyridine)、氘代乙腈(acetonitrile)、全氟三丁胺(perfluoro-tributylamine)、氘代甲醇(methanol)、H2O和NH3分子31PNMR傳統(tǒng)的1HNMR技術(shù)只能測定固體酸催化劑中的B酸量，不能測定L酸量。最近發(fā)展起來的31PNMR技術(shù)由于采用的31P同位素具有100%的天然豐度，且磁旋比也比較大，因而引起了人們極大的關(guān)注。這種技術(shù)可通過選擇合適的探針分子來實(shí)現(xiàn)分子篩及相關(guān)固體酸催化劑的酸類型及酸強(qiáng)度的分析，并且該方法還具有較高的靈敏度和較寬的化學(xué)位移范圍（d>300）。31PNMR技術(shù)中采用的探針分子主要有兩種：三甲基膦（TMP）和TMP氧化物TMP分子可與分子篩的B酸中心反應(yīng)形成TMPH+，產(chǎn)生的31P共振峰的d=-2~-5；TMP與L酸中心的反應(yīng)使31P共振峰的化學(xué)位移向高磁場方向移動（d=-30~-60）。TMP作為探針分子具有一定的缺陷：（1）與B酸中心作用產(chǎn)生的31P的化學(xué)位移范圍較窄（Dd=3），B酸中心與TMP本體峰很難區(qū)分；（2）由于TMP是一種在室溫下高度易燃的空氣敏感液體，使用時(shí)需特別小心。因此，目前人們更傾向于采用在室溫下為固體的TMP的氧化物作為31PNMR技術(shù)的探針分子，最常見的有三甲基膦的氧化物（TMPO）和三丁基膦的氧化物（TBPO）。與TMP相比，這些氧化物分子中的氧原子由于帶有少量負(fù)電荷，因此可與分子篩的橋式羥基反應(yīng)形成O-H鍵，這樣與氧原子相鄰的31P周圍的電子云密度將隨B酸中心強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，這可使31P共振峰的化學(xué)位移向低磁場方向移動。采用不同尺寸的TMP的氧化物還可實(shí)現(xiàn)對分子篩內(nèi)部和外部酸中心的確定。TMP和TMPO的分子動態(tài)直徑大約為0.55nm，小于一般的十元環(huán)分子篩的孔徑（0.60nm），因此它們能進(jìn)入分子篩的孔內(nèi)，以測定分子篩內(nèi)部和外部的總酸量。相比之下，TBPO的分子動態(tài)直徑大約為0.82nm，無法進(jìn)入分子篩內(nèi)部，因此只能測得分子篩外部的酸中心。（1）27AlMASNMR27AlMASNMR化學(xué)位移對不同配位的Al物種十分敏感，因此可以用27AlMASNMR譜區(qū)分六配位非骨架鋁（0ppm左右）和四配位骨架鋁（50~65ppm）。而一般認(rèn)為沸石中六配位非骨架鋁與L酸相關(guān)，由此可見27AlMASNMR可以間接地用于沸石類催化劑表面酸性的表征。（2）13CMASNMR采用含碳有機(jī)物作為探針分子，原位13C固體核磁共振技術(shù)可以對催化劑的表面酸性質(zhì)做出表征。根據(jù)催化劑應(yīng)用的反應(yīng)不同可以采用多種探針分子：常見的如13C-正丁烷、13C-CO、13C-丙酮等等。例如，對于高硅含量的分子篩來說，被吸附CO的13CNMR是L酸最好的探針，其化學(xué)位移與SiO2/Al2O3有明顯關(guān)系，且線寬隨鋁含量的增加而增寬。吸附在L酸上的CO的13C化學(xué)位移大約在300～400ppm之間其他NMR15NMASNMR15N標(biāo)記的吡啶分子或氨分子的15NMAS譜能較好地區(qū)分分子篩上的L酸和B酸中心。例：15N-吡啶分子在無定形硅鋁上吸附的15NCP/MASNMR譜：B酸位上吸附吡啶的15N在δ=205ppm左右吸附在L酸位上的約在δ=260ppm處吸附在弱酸位羥基上形成氫鍵的在δ=290～300ppm之間而液態(tài)吡啶在δ=315ppm處由此可見，15NNMR譜的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)位移范圍大，易于區(qū)分不同的酸中心，但15N的天然豐度低，需要同位素富集。由于作為同位素標(biāo)記的13C和15N只有1.1%和0.4%的天然豐度，其磁旋比也都中等偏低，從而導(dǎo)致靈敏度較低，化學(xué)位移范圍也有限，因此13C和15NMASNMR技術(shù)在催化劑酸性表征中的應(yīng)用也常受到限制。吡啶吸附X射線光電子能譜法（XPS）XPS通過獲取催化劑表面羥基的定量信息能夠用于氧化物催化劑的酸堿性表征，即通過將O1s峰去卷積處理分峰為OH-、O2-和化學(xué)吸附H2O的方式可以獲取催化劑表面羥基的含量信息。XPS也被證明是一種研究與催化劑金屬活性組分作用的胺/氨基化合物中的氮鍵有效的方法（采用模型分子吸附在催化劑表面），由此可以分析不同模型分子在催化劑不同活性組分上的相互作用。因此，若采用適當(dāng)?shù)陌奉愑袡C(jī)物模型分子做吸附探針分子，XPS可以對催化劑的表面酸性進(jìn)行表征。吡啶例：分子篩催化劑的表面酸性B酸意味著催化劑固體表面有質(zhì)子存在，吡啶中的N接受了質(zhì)子而氧化，這樣吡啶分子帶正電吸附在B酸部位上；而L酸意味著固體表面存在著接受電子對的部位，吡啶中的N有一對自由電子，可以與L酸部位共價(jià)或配位，這樣吡啶中的N的外層電子總的來說遠(yuǎn)離了一些，N也氧化了，但并不像在B酸部位上接受質(zhì)子而氧化那樣強(qiáng)烈。區(qū)分酸性位及其強(qiáng)弱是半定量的去卷積（分峰）B酸L酸氧化態(tài)乙二胺吡啶氨拉曼光譜法（Raman）采用吡啶為探針分子吸附在催化劑表面的拉曼光譜技術(shù)可以對催化劑的表面酸性進(jìn)行研究，原理與吡啶吸附紅外類似，目前已成為紅外光譜在表征催化劑表面的化學(xué)吸附以及識別B酸和L酸的有效補(bǔ)充。由于拉曼光譜只收集樣品表面的散射光，因此對樣品壓片的厚度無要求吡啶吸附拉曼峰與酸性位的具體關(guān)系如下：B酸:吸附散射帶為999cm-1L酸:特征吸附散射帶為1018cm-1在測定L酸和B酸的相對含量時(shí)，拉曼光譜中999~1002cm-1相當(dāng)于紅外光譜中的1540cm-1對應(yīng)于B酸。拉曼光譜中1015~1020cm-1相當(dāng)于紅外光譜中的1450cm-1對應(yīng)于L酸，拉曼光譜中1004~1010cm-1之間的振動歸屬為催化劑表面上金屬離子吸附吡啶后的散射帶B酸L酸紫外反射光譜法（UV-VisDRS）如上所述測定固體催化劑酸性中心的方法有多種，但相比之下紫外漫反射光譜法最為靈敏。紫外漫反射光譜用于催化劑酸性表征通常將吡啶（也可以是其他有機(jī)胺分子）作為強(qiáng)堿（PKb~9），根據(jù)催化劑表面上化學(xué)吸附吡啶的量來確定催化劑的酸性。酸性固體上吸附吡啶的π-π*譜帶漂移依賴于吡啶和酸性位之間的鍵，因?yàn)棣?π*譜帶具有較大的消光系數(shù)，所以紫外反射光譜是一種靈敏度較高的檢測酸性位的方法。通常吡啶蒸氣的π-π*紫外躍遷出現(xiàn)在249.5nm，但當(dāng)其一旦被酸性固體吸附后，π-π*躍遷帶則移動至260nm左右，幾乎與酸性溶液中質(zhì)子化了的吡啶的譜帶位置相同。所以根據(jù)固體催化劑吸附吡啶后在260nm的吸附吡啶的量可以測定催化劑表面的酸量。電子順磁共振（ESR、EPR）ESR可以用于表征L酸，主要是以NO為探針分子但使用該探針需要在較低的溫度如液氦、液氮溫度下進(jìn)行，較為麻煩吸附一些液態(tài)有機(jī)分子如DMA、EB等，然后在室溫下測得ESR信號就可獲得分子篩表面的L酸信息，解決了低溫測試這一難題，而且已經(jīng)獲得了很好的結(jié)果。模型反應(yīng)法

模型反應(yīng)法一般是指通過將固體酸催化劑的表面酸量或酸強(qiáng)度與某些特定化學(xué)反應(yīng)（如烷基化反應(yīng)）的反應(yīng)速度建立一種半定量或定量關(guān)系，從而對催化劑的酸性質(zhì)進(jìn)行表征的方法。例如通過n-丁烷和n-戊烷的異構(gòu)化反應(yīng)對固體超強(qiáng)酸進(jìn)行表征；根據(jù)環(huán)己烷和二甲基-丁烯-1異構(gòu)化速度、丁醇-1脫水速度預(yù)算出氧化鋁催化劑的酸強(qiáng)度；在蔗糖轉(zhuǎn)化或鄰苯二甲酸酯化反應(yīng)中通過對比固體酸催化的反應(yīng)速度常數(shù)與常規(guī)的均相酸催化反應(yīng)速度常數(shù)估計(jì)出固體酸催化劑表面的酸量；模型反應(yīng)法測定固體酸催化劑的酸量是相對值，必須根據(jù)不同的樣品選擇合適的方法，或者采用多種方法同時(shí)測定，相互補(bǔ)充和應(yīng)證。隨著現(xiàn)代表征手段的出現(xiàn)，目前很少使用模型反應(yīng)法來表征固體酸催化劑。催化劑堿性表征Hammatt指示劑法CO2-TPD熱重法微量吸附量熱法（探針分子（如CO2）在固體催化劑表面吸附過程中會放出微分吸附熱，而微分吸附熱的大小又與堿性中心的強(qiáng)弱直接關(guān)聯(lián)，從而能定量地給出堿中心的強(qiáng)度和數(shù)量的原理進(jìn)行的）原位紅外法：CO2原位紅外法（CO2-IR）、吡咯原位紅外（Pyrrole-IR）、苯原位紅外XPS探針分子法NMR探針分子法ESR探針分子法UV-vis探針分子法模型反應(yīng)法將堿性探針分子換成酸性探針分子催化劑表面積炭的表征何謂積炭以含碳化合物為原料的催化反應(yīng)的第一步通常是在催化劑表面上進(jìn)行吸附形成含碳物種，其經(jīng)過分解、聚合等反應(yīng)生成碳或焦炭沉積在催化劑表面，既所謂的積炭或結(jié)焦。積炭會堵塞催化劑的活性位或催化劑的孔道，從而導(dǎo)致催化劑的失活。積炭類型按溶解性來分，可分為可溶性積炭和不可溶性積炭兩種類型；按積炭結(jié)構(gòu)分有無定形碳、層狀石墨碳、管須狀結(jié)晶碳以及粘稠狀液態(tài)碳或焦油等。其他多種表述，如分子碳（吸附碳?xì)浠衔锘蛱細(xì)浠衔锏乃槠?、晶態(tài)石墨碳、預(yù)石墨碳、單相積炭、Carbidic形式的碳（與金屬結(jié)合的脫氫碳化物）等積炭原因積炭一般認(rèn)為是含碳原料的熱裂解、催化裂解、深度脫氫、烯烴聚合等反應(yīng)所導(dǎo)致的。熱裂解積炭是氣相有機(jī)原料在高溫下熱裂解形成煙炱、焦油，它們在催化劑表面上生成有序的或無序的碳，催化積炭是在催化劑的作用下，烴類化合物發(fā)生催化積炭反應(yīng)，它與催化劑的性質(zhì)密切相關(guān)。如，氧化物、硫化物上主要是酸性積炭，積炭速率與催化劑的表面酸堿性有關(guān)；金屬上的積炭是通過烴類深度脫氫和脫氫環(huán)化聚合產(chǎn)生積炭，金屬顆粒大小、分散度、合金化影響積炭；金屬負(fù)載酸性載體催化劑的催化積炭則兩者同時(shí)存在。常見的催化劑積炭表征手段續(xù)表程序升溫（反應(yīng)）法

催化劑積炭表征最常采用的手段要屬程序升溫技術(shù)（確切說為程序升溫表面反應(yīng)），其具有簡單、實(shí)用等眾多優(yōu)點(diǎn)，且也是眾多表征手段中少有能夠給出積炭在熱處理過程中的反應(yīng)特性、氧化（分解）行為的手段之一。程序升溫法根據(jù)反應(yīng)氣體的種類不同主要包括：（1）程序升溫氧化（TPO）——反應(yīng)氣體為氧氣（2）程序升溫氫化（TPHy）——反應(yīng)氣體為氫氣（3）程序升溫氣化——反應(yīng)氣氛為惰性氣體（如氦氣（TPHe）、氬氣（TPAr）、氮?dú)猓═PN））（4）其他反應(yīng)氣體程序升溫技術(shù)——如CO2（TPCO2）、H2O（TPH2O）等。程序升溫氧化（TPO）程序升溫氧化，英文名稱為TemperatureProgrammedOxidation(縮寫TPO)，是研究催化劑積炭并能與反應(yīng)性能關(guān)聯(lián)起來的一種較靈敏的方法，是積炭表征的首選方法。程序升溫氧化法相關(guān)原理、儀器、操作等與程序升溫表面反應(yīng)完全一樣TPO過程檢測系統(tǒng)一般有：（1）配置熱導(dǎo)檢測器的氣相色譜（主要是跟蹤氧化產(chǎn)物CO2）（2）為提高靈敏度、分辨率可以采用配置甲烷轉(zhuǎn)化爐的氫焰檢測器氣相色譜（可以對低至0.01wt%的積炭進(jìn)行定量，由于基線具有非常高的穩(wěn)定性非常適合用于獲取動力學(xué)數(shù)據(jù)）（3）質(zhì)譜（可以同時(shí)檢測CO、CO2等氧化產(chǎn)物）（4）熱重分析儀（DTA/TGA）（5）紅外光譜儀（1）C/H比——根據(jù)樣品在TPO過程中O2消耗量和CO2的生成量來確定，CO2生產(chǎn)量與O2消耗量之差為生成H2O的量，由此可得出積炭的C/H比值。用于沸石類催化劑積炭表征由于沸石催化劑本身會釋放一定的H2O，所以結(jié)果略有出入，解決方法：采用惰性氣體如氦氣做一次空白試驗(yàn)。（2）積炭位置——可以用于確定金屬負(fù)載型催化劑上積炭的位置。例如，典型的經(jīng)由Re、Ir、Sn、Ge改性的Pt催化劑在TPO中往往會出現(xiàn)兩個(gè)峰，而其低溫峰即歸屬于金屬顆粒上的積炭。（3）氧化動力學(xué)——可提供積炭氧化速率相關(guān)信息，用于設(shè)計(jì)最佳的再生條件。原理在于積炭與氧氣反應(yīng)的速度取決于氧氣分壓、積炭的組成、形態(tài)和位置。程序升溫氧化用于積炭表征主要可以獲得如下信息：（4）積炭形態(tài)——積炭可以以多種形態(tài)沉積在催化劑上，其尺寸、形狀都影響氧化動力學(xué)，當(dāng)積炭是三維結(jié)構(gòu)（顆粒）時(shí)反應(yīng)級數(shù)略低于一級，而當(dāng)積炭是以多層狀形式存在時(shí)反應(yīng)級數(shù)為零級，當(dāng)積炭是單層時(shí)反應(yīng)級數(shù)為一級，其他形態(tài)的積炭反應(yīng)級數(shù)則介于0至1之間。為了明確確定積炭是多層還是單層的，可以采用部分燃燒試驗(yàn)，即在TPO過程中當(dāng)溫度升至適宜溫度時(shí)維持不變，如果反應(yīng)級數(shù)接近0，則在此恒定溫度下反應(yīng)速度也是恒定值。（5）積炭量——以配置甲烷轉(zhuǎn)化爐的FID色譜為檢測系統(tǒng)的TPO可用于催化劑積炭的定量分析，相比TGA（TGA方法能夠直觀給出催化劑重量上的變化，從而可用于催化劑積炭的定量，但是由于催化劑組分自身的氧化、脫水、脫羥基等也會導(dǎo)致催化劑重量得變化，決定了TGA用于定量積炭存在不精確的缺點(diǎn)）TPO用于積炭定量具有更簡單、更精確得優(yōu)點(diǎn)。程序升溫氫化（TPHy）程序升溫氫化或稱為程序升溫，TPHy表征催化劑積炭的原理：在一定溫度下H2能與積炭物種發(fā)生加氫反應(yīng)，生成CH4等物種，而不同類型的積炭物種與H2的反應(yīng)能力不一樣，從而可以根據(jù)TPHy上不同位置的信號峰來表征催化劑積炭的類型。由于H2與C的反應(yīng)性能較差，僅適于一些活潑的碳物種，對于老化的碳物種無反應(yīng)活性。TPHy特別適用于表征以H2為反應(yīng)物的催化反應(yīng)的積炭行為，如重整反應(yīng)、脫氫反應(yīng)、甲醇合成、費(fèi)托合成等，獲得信息更接近于實(shí)際反應(yīng)情況。用于積炭失活催化劑的再生，其與常規(guī)的采用O2燒碳再生相比具有再生溫度低、再生徹底等優(yōu)點(diǎn)，可以在溫和的條件下去除積炭，這一優(yōu)點(diǎn)對熱穩(wěn)定性較差的金屬負(fù)載型催化劑來說尤為重要。程序升溫氣化程序升溫氣化，英文名稱為TemperatureProgrammedGasification，根據(jù)使用的不同氣體有不同的簡稱，如He，簡稱TPHe；Ar，則簡稱TPAr。由于在程序升溫氣化過程中由于采用的反應(yīng)氣體為惰性氣體，因此TPHe/TPAr類似于程序升溫脫附（TPD），差別在于沒有程序升溫之前的吸附過程（取而代之的是積炭過程），直接考察積炭在惰性氣體中的分解行為。TPHe通常與TPO結(jié)合使用，可以判斷出催化劑上的積炭有哪些是通過催化劑表面上的氧化還原活性位（如晶格氧）氧化分解的。其他反應(yīng)氣體程序升溫技術(shù)TPCO2、TPH2O采用CO2為反應(yīng)氣體的原理在于催化劑上沉積的積炭物種與CO2能夠發(fā)生Bouduarts反應(yīng)生成了COH2O在一定條件下可以與積炭物種發(fā)生反應(yīng)，從而可以用于表征催化劑上的積炭。由于水蒸氣與碳的反應(yīng)活性適中，既可除去所有形態(tài)的碳，又不破壞催化劑，其可以表征出催化劑中的碳形態(tài)及各種形態(tài)碳的量。另外，水蒸氣除碳與工業(yè)催化劑的再生有相似之處，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果對工業(yè)催化劑的除碳再生有一定指導(dǎo)意義，因而TPH2O法可用于工業(yè)使用過的催化劑積炭的研究，獲得一些在實(shí)驗(yàn)室條件下積炭研究所不能得到的信息。熱分析技術(shù)（TG-DTA）催化劑積炭后在升溫過程中都會伴隨重量的變化（如氧氣氣氛下的燒炭過程），因此對其失重的定量化測試即可獲得催化劑上積炭的量，而熱重分析及差熱分析技術(shù)（根據(jù)TG-DTG曲線和DTA曲線對催化劑失重以及積炭分解氧化的熱效應(yīng)進(jìn)行判斷）則是最簡單的手段之一。例如，使用熱重技術(shù)記錄CH4-CO2重整反應(yīng)過程中不同催化劑的質(zhì)量變化，可以計(jì)算出在不同催化劑存在時(shí)CH4-CO2重整反應(yīng)過程中的積炭速率，從而為選擇合適的催化劑載體和助劑方面提供理論依據(jù)；另外，可以根據(jù)DTA中不同的吸熱和放熱曲線來解釋存在不同的積炭種類。優(yōu)點(diǎn)可以對積炭進(jìn)行原位定量檢測可以通過TG-DTG技術(shù)在空氣中對失活催化劑的再生進(jìn)行了考察，獲取催化劑積炭失活再生的優(yōu)化條件當(dāng)與紅外或質(zhì)譜等相結(jié)合使用時(shí)能夠獲得更多催化劑積炭的信息。相比程序升溫技術(shù)可對催化劑不同類型的積炭進(jìn)行精確定量，熱重法更多地用來定量催化劑的總積炭量熱重法一般適于研究催化劑在短時(shí)間內(nèi)的積炭情況，而實(shí)驗(yàn)表明有些形態(tài)的碳是隨著反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)條件的變化而出現(xiàn)的，這在熱重法的情況下難以做到。當(dāng)高溫加熱燒炭時(shí),催化劑上積炭以外的物質(zhì)不免也會脫除，因而以失重衡量積炭可能引起較大誤差（例如，沸石中的結(jié)構(gòu)羥基,在高溫（450℃以上）下會以水的形式漸漸脫除）；測試、評價(jià)周期長,篩選催化劑的效率低；不能直接觀察積炭反應(yīng)進(jìn)行的動態(tài)過程,難以闡明催化劑的積炭機(jī)理,對制備抗炭性能強(qiáng)的催化劑以及確定最佳操作條件的指導(dǎo)不利缺點(diǎn)電鏡法直觀觀察催化劑積炭位置、形貌、結(jié)構(gòu)、積炭顆粒大小以及可見形態(tài)碳在反應(yīng)過程中的變化情況對碳化物、聚合碳等無能為力單獨(dú)使用的話也不能獲得更多、更明確的信息，往往要和其他光譜技術(shù)結(jié)合使用。掃描電鏡應(yīng)用于催化劑積炭的表征往往與能譜儀聯(lián)用（SEM通常配備有X射線熒光光譜儀附件（EDS或EDX）），在對積炭形貌、位置進(jìn)行直觀觀測時(shí)還可以對催化劑表面上的積炭進(jìn)行微區(qū)定性半定量分析，從而了解積炭的組成及分布情況.掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）X射線光電子能譜（XPS）XPS通過測定碳的電子結(jié)合能來實(shí)現(xiàn)對表面積炭的定性、半定量分析。Cls峰是XPS研究碳元素化學(xué)狀態(tài)的主要譜峰，而C1s的結(jié)合能在不同的碳物種（包括反應(yīng)生成的金屬碳化物）中有一定的差別，所以XPS可用于確定催化劑積炭的類型。例如，一般認(rèn)為282eV的峰為Carbidic形式的碳（α-carbon），石墨碳的Cls結(jié)合能為283eV，部分氫化的碳物種CHx的Cls結(jié)合能為285.3eV，286.50eV處的譜峰歸屬于絲狀積炭物的C1s。但是有時(shí)難以單從Cls峰的結(jié)合能來區(qū)別不同的碳物種（如絲狀碳具有與污染碳非常接近的結(jié)合能,因而很難將二者區(qū)分開來），則通過Cls攜上峰來進(jìn)一步研究和鑒別碳物種的化學(xué)狀態(tài)和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)（XPS的攜上峰包括了分子價(jià)鍵的信息）。攜上峰的結(jié)構(gòu)有很大的差別石墨：C原子以sp2雜化，并在平面方向形成共軛p鍵，高能端產(chǎn)生攜上伴峰。碳納米管材料的攜上峰基本和石墨的一致，這說明碳納米管材料具有與石墨相近的電子結(jié)構(gòu)，這與碳納米管的研究結(jié)果是一致的。C60：可分解為5個(gè)峰，這些峰是由C60的分子結(jié)構(gòu)決定的。在C60分子中，不僅存在共軛p鍵，并還存在s鍵。因此，在攜上峰中還包含了s鍵的信息。C1s的結(jié)合能在不同的碳物種中有一定的差別。石墨和碳納米管材料均為284.6eV；而在C60材料中為284.75eV。結(jié)合能相差甚微，難以從C1s峰的結(jié)合能來鑒別這些納米碳材料。俄歇電子能譜（AES）XPS存在的缺點(diǎn)：光電子峰位移小或強(qiáng)度弱，很難唯一指認(rèn)出元素及其化學(xué)價(jià)態(tài)；AES有時(shí)可彌補(bǔ)XPS分析中光電子峰的不足，能很方便地、明確地指認(rèn)出元素及其化學(xué)態(tài)；有時(shí)要二次離子質(zhì)譜（SIMS）相結(jié)合使用，以達(dá)到精確區(qū)分不同類型積炭的目的。例如，積炭后的金屬催化劑的俄歇譜由三部分組成：兩種不同類型的碳峰和金屬碳化物峰。碳俄歇譜的典型精細(xì)結(jié)構(gòu)譜位于240-265eV，其受金屬的影響而變化，而265-285eV之間的峰則不受金屬的影響，因此對這部分俄歇譜的觀察可以用來對積炭種類進(jìn)行定性分析。積炭含量可以由碳峰（273eV）與金屬峰的強(qiáng)度比推導(dǎo)出來，無定形碳/石墨碳的含量也可以估算出來。為了進(jìn)一步區(qū)分分子形式的碳或Carbidic形式的碳（α-carbon）與石墨碳或無定形碳則要與二次離子質(zhì)譜（SIMS）相結(jié)合使用。二次離子質(zhì)譜（SIMS）二次離子質(zhì)譜法（SIMS）：非常高的表面靈敏度、檢測范圍為表面l-2個(gè)原子層，檢測極限一般小于10-6表面單層。它能檢測氫及其化合物，這是AES、XPS等表面技術(shù)所不能做到的。SIMS是一種可以檢測氫及其化合物的表面測試手段，可以提供積炭中氫含量的信息，測定積炭中的C/H比。在實(shí)際應(yīng)用中SIMS通常與AES結(jié)合使用，可以精確區(qū)分不同類型的積炭物種，可以獲得（石墨碳+無定形碳）/（分子碳+carbidic碳）的比值、積炭氫含量以及積炭的聚合程度等信息核磁共振技術(shù)（NMR）13CNMR和1HNMR用于提供積炭種類和積炭氫分布等信息27AlMASNMR、29SiMASNMR和129XeNMR可以提供積炭分布等信息電子順磁共振（EPR/ESR）優(yōu)點(diǎn)可以測量極微量的積炭在測量積炭時(shí)不破壞樣品原理積炭物種存在未成對電子，能夠產(chǎn)生自由電子，具有順磁信號。當(dāng)催化劑表面存在積炭時(shí)，ESR吸收譜在g=2.0003左右會出現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)規(guī)整的ESR銳吸收線。在一定量的積炭范圍內(nèi),順磁共振信號強(qiáng)度與積炭中的碳含量有很好的對應(yīng)關(guān)系,此時(shí)的銳吸收峰強(qiáng)度可以代表催化劑上的積炭量。因而在一定條件下,ESR法也可以用于催化劑上積炭量的定量監(jiān)測,比較不同催化劑或載體上積炭的多寡。但是當(dāng)積炭量較大時(shí)，用ESR法只能定性地觀察積炭的變化，若作定量測定是非常困難的。X射線衍射（XRD）2θ＝26.5?、44.6?和54.6?處的衍射峰可歸屬于納米碳管或碳纖維以及其他形態(tài)石墨狀碳的特征衍射峰；2θ＝18.6?、20.9?、30.1?、35.5?和90.8?處峰為石墨向金剛石轉(zhuǎn)化的一種中間過渡態(tài)（chaoite態(tài)）碳的峰；2θ＝43.7?、45.8?、51.0?和75.1?處峰是金剛石的特征峰。XRD的靈敏度比較低，當(dāng)積炭量較少時(shí)無能為力；當(dāng)晶態(tài)積炭的晶粒太小時(shí)XRD也檢測不到；對于積炭量大的催化劑來說，為了提高碳的信號，通常采用適當(dāng)?shù)乃釋⑤d體溶解然后再進(jìn)行XRD分析；與電鏡法結(jié)合使用，采用TEM可以對積炭的形態(tài)進(jìn)行觀察，如納米管狀積炭、纖維狀積炭或絲狀積炭，然后采用XRD對其晶相進(jìn)一步確定。區(qū)分無定形積炭和晶態(tài)積炭（如石墨碳）紅外光譜法（IR）原理及用途：通過歸屬1400-1700cm-1積炭物種的關(guān)鍵吸收帶來確定積炭種類（如烯烴、飽和碳烴、芳香烴），結(jié)合羥基振動吸收帶3000-3800cm-1來確定積炭對于催化劑活性中心的影響，并且以此來考慮形成積炭的機(jī)理以及抑制積炭的方法。方法：一般是采用溶劑溶解萃取出可溶性積炭物種，然后再進(jìn)行IR測試對于不可溶性的積炭物種可采取NMR等手段進(jìn)一步分析測試。局限性及新技術(shù)：傳統(tǒng)IR法只能用來粗略確定積炭的種類碳物種吸收峰復(fù)雜，特別是復(fù)雜的稠環(huán)芳烴只能提供初步的數(shù)據(jù)原位FTIR用于積炭表征可以實(shí)時(shí)研究積炭物種的生成情況、積炭物種的位置并由此可以獲取積炭生成機(jī)理等信息拉曼光譜法（Raman）（1）激光拉曼譜（LRS）可以獲得的信息：積炭結(jié)構(gòu)晶態(tài)石墨碳在1581cm-1處存在一個(gè)尖峰預(yù)石墨碳在1355cm-1波數(shù)處有一寬峰單相積炭的晶粒平均尺寸優(yōu)缺點(diǎn)：對低濃度的積炭（0.3-0.5wt%）具有較高靈敏度能夠?qū)o定性碳的石墨化進(jìn)行表征能夠進(jìn)行微區(qū)（直徑約為lμm的區(qū)域）分析不同結(jié)構(gòu)及顆粒大小的碳物種導(dǎo)致譜峰不易解析、歸屬催化劑被碳物種污染后表現(xiàn)出嚴(yán)重的熒光效應(yīng)。（2）紫外拉曼光譜（UV-RS）可以避開熒光干擾，得到信噪比很好積碳的譜峰主要出現(xiàn)在1360-1400cm-1、1580-1640cm-1

和2900-3100cm-1

三個(gè)區(qū)域，分別被歸屬為C-H變形振動、C=C伸縮和C-H伸縮振動。通過對這些譜峰的位置和相對強(qiáng)度的分析可以區(qū)分烯烴、聚烯烴、芳烴、聚芳烴、類石墨等不同形態(tài)的積碳吸附法吸附法也可稱為分子探針法，即通過測試催化劑積炭前后的表面積和孔體積的變化（可以通過選擇適當(dāng)?shù)奶结樂肿又T如氮?dú)?、正己烷、環(huán)己烷等吸附質(zhì)進(jìn)行吸附試驗(yàn)獲得），獲取催化劑積炭位置等相關(guān)信息，也可以用來關(guān)聯(lián)催化劑活性變化與積炭的關(guān)系（如判斷催化劑失活是由于積炭堵塞孔道造成的還是由于活性位被覆蓋而導(dǎo)致失活得）。吸附法尤其適用于沸石等多孔性催化劑的積炭表征。N2吸脫附是用來快速表征催化劑是否存在積炭最常采用的方法之一，如反應(yīng)后的催化劑如果表面積、孔體積變小則說明催化劑可能存在積炭、孔道堵塞;考察烴轉(zhuǎn)化催化劑ZSM-5的失活,選取分子動力學(xué)直徑與ZSM-5孔道直徑接近的環(huán)己烷吸附表征ZSM-5的內(nèi)孔道大小及可接近的自由孔體積，而用動力學(xué)直徑小的正己烷吸附來表征總的內(nèi)孔體積。結(jié)果表明積炭改變了沸石內(nèi)孔通道的大小及曲折性,增加了烴類分子的擴(kuò)散阻力。缺點(diǎn)：（1）吸附測試溫度往往與