第4章催化剂的表征和测试

《第4章催化剂的表征和测试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章催化剂的表征和测试§4-1活性的测定§4-2表面积§4-3孔结构§4-4颗粒性质§4-5机械性质和热性质§4-6本体性质§4-7表面性质表征的意义：催化剂的活性，选择性，寿命是由催化剂的组成，结构，物化性能，特别是由表面原子的配位状态及其相互作用决定的。催化剂的表征对催化剂的设计，开发，制备，使用及寿命预测有重要意义，它是催化剂研究和开发规划不可缺少的部分。（2）化学组成和结构包括：催化剂本体及表面的化学组成（元素，含量），物相结构，活性表面，分散度，价态，酸碱性，氧化还原性，各组分的分布及能量分布，活性中心组

2、成，结构，配位环境和能量状态（1）催化活性（3）纹理组织及机械性质包括：颗粒的大小，形状，孔结构，总表面积，密度，物相间相互排列方式，机械强度，抗磨损性，抗热冲击性表征的内容表征方法的分类物理方法：物理吸附法（非选择性）测定固体材料的比表面积与孔结构。化学方法：非水介质滴定法测定固体材料表面酸碱性等，化学吸附法测定固体材料的特定组分（选择性）的表面积。谱学方法：X射线衍射技术、电子显微技术催化剂总元素组成用经典的化学分析方法测定。催化剂表面组成组分和结构的最有效的研究方法是以聚焦成很细的电子束或离子束为探针。此外，由

3、光电子能谱（例如XPS）可测定表面组成，包括元素成分和价态。催化剂聚集体中各组分的晶体的结构一般可由X—射线衍射或电子衍射来测定。因电子束比较容易聚焦成细束，故可用电子衍射法以相当高的空间分辨率测定晶体结构，从而鉴定物相。近代通用的高分辨率透射电子显微镜在选定区域内进行电子衍射，空间分辨率可达20-30nm。而用高分辨率的扫描投射电镜（用稳定电子束）可得到直径很小，约为0.5nm面积内的衍射数据。与此相比，普通X—射线衍射方法所能达到的空间分辨率则是很低。§4-1活性的测定一.活性测试的目的二.催化剂活性表达的参量三

4、.实验室活性测试反应器的类型及应用一.活性测试的目的1.常规质量控制检验2.特定反应快速筛选催化剂，评价其优劣3.确定过程常数，以确定催化剂最佳操作区域4.测定特定反应的机理，为探索改进催化剂提供有价值的线索5.测定特定催化剂上反应的详尽动力学6.工业化前模拟工业反应条件下催化剂的连续长期运转，来了解催化剂的使用寿命及活性变化情况1.给定条件下的反应速度用指定压力，温度，进料组成及一定量催化剂上化学反应的速率来表达活性。二.催化剂活性表达的参量A的活性>B的活性X％越大，活性越高2.给定反应温度及空速下的转化率转化率

5、间隔时间τ催化剂A催化剂B空速：单位量催化剂上反应物的流速空时：3.在特定的温度下，对于给定转化率所需的空速转化率间隔时间τ催化剂A催化剂BSV越大，τ越小，活性越大温度越低，活性越高温度/℃转化率催化剂A催化剂B催化剂C4.原料达到给定转化率所需的温度TB>TAA的活性>B的活性X%TAB平行的多路实验213混和气入口管式反应器去分析三.实验室活性测试反应器的类型及应用实验室反应器按操作方法可分为两大类间歇式连续式目前在催化剂研究中用的最多的是连续反应器1、间歇反应器进料冷却水冷却水出料缺点①特定温度的控制及测量难

6、②不能控制及测量分压③产率不确定④催化剂毒物可发生积累⑤物料平衡有偏差⑥运转时难于取样⑦一些情况下，高压釜降压时，可能出现产物的分馏优点①装卸时间快②投资少2、连续式反应器（1）连续流动搅拌釜式反应器（CSTR）Q,COVCSTRQ,C（2）连续管式反应器A.微分反应器优点：能在固定的浓度直接算出速率（适用于动力学）转化率低，没有传质和传热的影响床层均匀，大多数参数都可以分别加以研究径向速率分布均匀一致，轴向分散不显著缺点：转化率低带来分析误差需配置不同转化率下的进料组成很难将短床层填充均匀，使流动分布不均需较高的气

7、速B.积分反应器优点：转化率高容易建立且廉价缺点：难以保证等温操作浓度梯度大可能存在显著的传质阻力或轴向分散处理数据难物料一般由上而下，防止催化剂因气流变化而松动，沟流，使气体短路L催化剂床层→装在恒温段玻璃砂(珠)→作用使物料均匀进入反应器预热反应物料反应气产物2.常用实验室催化反应器实验室催化反应器非稳态稳态连续的暂态（脉冲）半间歇间歇滴流床活塞流动（PFR）流体床积分的微分的单程循环CSTR内循环外循环§4-2表面积一.表面积与活性二.表面积测定的意义三.比表面测定原理四.比表面积的实验测定一.表面积与活性催化

8、剂表面积是提供反应中心的场所。一般而言，表面积越大，催化剂的活性越高，所以常把催化剂做成粉末或分散早表面积大的载体上，以获得较高的活性。有些情况，甚至发现催化剂活性与表面积成直线关系。例如：2，3－二甲烷丁烷在硅酸铝催化剂上527℃的裂解反应观察到的结果：表面积与活性成正比关系原因：活性中心均匀分布关联表面积和活性时的注意事项：由于具有催化活性