催化剂表征 氢吸附

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1、一、以金属元素为活性中心的催化剂第五章多相催化剂金属——用于氧化－还原型催化反应¾金属催化剂性(metallicity)的表征¾金属络合物催化剂¾金属氧化物催化剂半导体型催化剂¾金属硫化物催化剂¾双功能催化剂金属催化剂是重要的工业催化剂,例如:金属催化剂的工业应用¾纯金属催化剂：¾加氢—Ni、Ni/Al2O3非贵金属—电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂、¾制氢—Ni/MgO-Al2O3-SiO2-K2ONi/AlO加氢催化剂¾脱氢—Pt/Al2O3(UOP)、Pt-ZnO/Al2O3(Philips)23¾

2、金属合金催化剂¾选择加氢—Pd-Ag/Al2O3、Ru/Al2O3—Pt-Re,Pt-Ir/无铅汽油,Pt-Rh,Pt-Pd/汽车尾气¾催化重整—Pt/Al2O3、Pt–Re/γ-Al2O3贵金属¾金属络合物催化剂：¾异构化—Pt/Al2O3-卤素、Pt/ZSM-5/Al2O3—烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12催化剂¾氧化—Pt-Rh网、Pt/蜂窝陶瓷、Ag/惰性Al2O3¾氢转移—Ru负载型催化剂金属氧化物催化剂金属氧化物催化剂金属氧化物催化剂常为复合氧化物（Complex¾主催化剂——单独存

3、在时就有活性，如MoO3-oxides），即多组分氧化物。如V2O5-MoO3，Bi2O3-Bi2O3中的MoO3MoO3，TiO2-V2O5-P2O5，V2O5-MoO3-Al2O3，¾助催化剂——单独存在时无活性或很少活性，但MoO3-Bi2O3-Fe2O3-CoO-K2O-P2O5-SiO2（即7组分能使主催化剂活性增强，如Bi2O3。的代号为C的第三代生产丙烯腈催化剂）。14助催化剂可以调变生成新相，或调控电子迁移¾组分中至少有一种是过渡金属氧化物速率，或促进活性相的形成等。依其对催化剂性能¾组分与组

4、分之间可能相互作用，作用的情况常因条改善的不同，有结构助剂，抗烧结助剂，有增强机件而异械强度和促进分散等不同的助催功能。1金属硫化物催化剂金属氧（硫）化物催化剂的工业应用¾半导体类型，具有氧化还原功能和酸碱功能¾选择氧化¾有单组分和复合体系¾氧化¾主要用于重油的加氢精制，加氢脱硫（HDS）、¾氨氧化加氢脱氮（HDN）、加氢脱金属（HDM）等过程¾氧化脱氢非贵金属¾硫化物催化剂的活性相，一般是其氧化物母体先¾脱氢经高温熔烧，形成所需要的结构后，再在还原气¾加氢氛下硫化。硫化过程可在还原之后进行，也可还¾临氢脱硫

5、、脱氮原过程中用含硫的还原气体边还原边硫化¾聚合与加成多相催化剂金属性表征的内容分散度与比表面把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表¾金属分散度面也越大。例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割¾氧化还原状态成小立方体时，比表面增长情况列于下表：边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）¾表面组成1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109金属分散度金属分散度对催

6、化活性的影响——是指分布在载体上的表面金属原子数和载体上通常晶面上的原子有三种类型：位于晶角上，总的金属原子数之比。金属分散度常常与金属的比位于晶棱上和位于晶面上。显然位于顶角和棱边上表面S或金属粒子的大小有关。的原子较之位于面上的配位数要低。随着晶粒大小g的变化，不同配位数位（Sites）的比重也会变，相¾因为催化反应都是在位于表面上的原子处进行，故对应的原子数也跟着要变。涉及低配位数位的吸附分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。当D=1和反应，将随晶粒变小而增加；而位于面上的位，时，意味着金属原子全部暴露

7、将随晶粒的增大而增加。¾金属在载体上微细分散的程度，直接关系到表面金金属的高度分散有效地提高了金属的利用率，这对贵金属（Pt、Pd、Rh、Ru）尤为重要。属原子的状态，影响到这种负载型催化剂的活性2金属分散度的表示方法二、金属分散度的表征方法(1)分布在载体表面上的金属原子数Ns和总的金属¾X射线衍射线宽法（不适用于<3nm的粒子）原子数Nt之比，用R表示¾X射线小角散射（粒子尺寸的下限为1.5~2nm）R＝Ns/Nt(2)催化剂金属组分的表面积SMe；¾电子显微镜¾选择性化学吸附法(3)金属的晶粒度dMe。

8、1.H2化学吸附技术H化学吸附技术2理论基础：由于负载的金属催化剂常用于加（临）氢、脱¾化学吸附具有选择性。一些气体分子如H，O和CO22氢或其它有氢转移的反应中，因此选择H2为化学吸在负载的金属催化剂上（载体一般为AlO，SiO，232TiO和活性炭等）发生化学吸附时，不在载体上吸附附的吸附质，获得的表征结果更贴近实际。2而只在金属中心上吸附。¾CO在金属上存在线式和桥式两种吸附方式，其¾这些气体