催化剂表征与所用仪器

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1、第五章工业催化剂的活性评价与宏观物性表征中南大学化学化工学院2004.11估量催化剂价值的四个指标：1）活性（！！）2）选择性3）寿命4）价格实验室与工业装置测定催化剂活性的差异：活性评价必须在实验室小规模，但不能准确估量大规模装置内的催化性能，两者要关联。工业反应器的原料气速大，外扩散可消除催化剂的表征手段与所用仪器催化剂概述催化剂的性能指标催化剂宏观物理性质测定近代物理方法在催化剂表征中的应用简介催化剂概述2.1Catalystisthebasisofchemistryindustry.Catalystandcatalysis催化剂是指一种能够改变化学反应速

2、度而本身不参与最终产物的物质；催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。催化剂概述Thebasiccharactersofcatalysts1.catalystscanacceleratethespeedofchemicalreaction,meanwhileitdoesn’tinvolveintheendproduct;2.catalystshaveselectivity;3.itcouldonlyacceleratethepotentialthermalreactions;4.itcouldo

3、nlychangethereactionspeedinsteadoftheequivalence.Theclassificationofcatalystsaccordingtotheprocesscharacteristics,theyareusuallydividedinto均相配合物催化剂、多相固体催化剂和酶催化剂三大类。催化剂的性能指标Generally,catalystshavesomecharactersasfollows:1.活性；2.selectivity;3.mechanicalstrength;4.lifecycle;5.geometrym

4、echanicalcharacter;6.macrophysicalstructure;7.microphysicalstructure;etc.Somecorrespondingparametersthatareusedintheindustrialproduction:1.conversionrate2.spacevelocity3.spacetimeyield4.selectivity5.yieldperpass催化剂宏观物理性质测定工业催化剂或载体是具有发达孔系和一定内外表面的颗粒集合体。若干晶粒聚集为大小不一的微米级颗粒。实际成形催化剂的颗粒或二次粒

5、子间，堆积形成的孔隙与晶粒内和晶粒间微孔，构成该粒团的孔系结构催化剂的直径和粒径分布表示粒径分布最简单的方法是直方图，测量粒径1nm以上的粒度，最简单的是用标准筛进行筛分法，此外还有光学显微镜、重力沉降－扬析法、沉降光透法及光衍射法机械强度的测定一般有单粒抗压碎强度的测定、堆积抗压碎强度测定磨损性能试验抗毒稳定性及其测定比表面积测定与孔结构表征（重点介绍）比表面积测定孔和表面是多相催化反应发生的空间。对普通工业催化剂一般采用蒸汽物理吸附和压汞法。1.催化剂比表面积的测定常用的测定总比表面积的方法有BET法和色谱法，测定活性比表面的方法有化学吸附法和色谱法

6、（1）BET法测单一比表面积经典的BET法，基于理想吸附的物理模型，假定表面上各个吸附位置从能量角度而言都是等同的，吸附时放出的吸附热相同；并假定每个吸附位只能吸附一个质点，而已吸附质点之间作用力可以忽略。BET公式，表示当气体靠近其沸点并在固体上吸附达平衡时，气体的吸附量V与平衡压力p间的关系：BET法测单一比表面积式中V——平衡压力为p时吸附气体的总体积；Vm——催化剂表面覆盖单分子层气体时所需气体的体积；p——被吸附气体在吸附温度下平衡时的压力；ps——被吸附气体在吸附温度下的饱和蒸汽压力；C——与被吸附气体种类有关的常数。为便于实验上的运算，可将上

7、式改成如下形式：BET法测单一比表面积可以看出，以p/V(ps-p)对p/ps作图，可得一直线，直线在纵轴上的截距等于1/VmC，直线的斜率等于C-1/VmC。若令A=1/VmC，B=C-1/VmC则实验时，每给定一个p值，可测定一个对应的V值，这样可在一系列p值下测定V值，从而求得Vm值。按上述方法测定实验数据后可绘出BET图。BET法测单一比表面积用BET公式求固体表面积的关键，在于通过实验测出一系列的相对应的p和V值，然后将p/V(ps-p)对p/ps作图，可得一直线，直线在纵轴上的截距是1/VmC，斜率是(C-1)/VmC，可以求得有了Vm值

8、后，换算为被吸附气体的分