催化剂表征PPT课件
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《催化剂表征与测试》PPT课件
为d 的相邻晶面上，发生弹性反射，弹性反射波相互干涉，产
生衍射现象。设入射角和反射角为，两个晶面反射的射线干
涉加强的条件是二者的光程差等于波长的整数倍，即：Bragg 方程
2d sin = n
每一种晶体物质有其特有的X射线衍射图谱，由此可以进 行定性分析和定量分析。
X射线衍射法是催化剂晶相结构分析最常用的手段。
缺点和不足：检出限高
X射线衍射法对化合物的最小检出线为5％。
精选ppt
35
催化剂表征与测试
几种氧化铝的X射线衍射图
精选ppt
36
催化剂表征与测试
X射线衍射法用于催化剂的分析
MCM-41超大孔分子筛XRD分析
MCM-41的XRD图
SAPO-34的XRD图
说明：MCM-41分子筛的结构体系并不是严格意义上的六方晶
精选ppt
14
催化剂表征与测试
四、氮吸附法与压汞法的比较
两种方法得到的孔径分布结果比较
精选ppt
15
催化剂表征与测试
四、氮吸附法与压汞法的比较
水煤气变换催化剂Fe3O4-Cr2O3孔径分布结果
细孔部分（左半部） －N2吸附法 大孔部分（右半部） －压汞法
精选ppt
16
催化剂表征与测试
五、微孔体积的测定
一、孔、内表面、外表面
固体催化剂颗粒精的选pp孔t 的形成示意图
5
催化剂表征与测试
孔、内表面、外表面
孔的来源：微粒子固有的孔（中孔和小孔） 微粒子间隙的孔（大孔） 构成催化剂的颗粒内表面。
内表面积：催化剂颗粒内孔隙的表面积。 内表面积占催化剂总表面积的95%以上。 其中，中孔和小孔占绝大部分。
外表面积：催化剂颗粒外表面的面积。 高比表面的催化剂：比表面积100~1000m2/g
现代催化剂表征方法简介PPT文档149页
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
催化剂表征与测试资料117页PPT
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
催化剂表征与测试资料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
பைடு நூலகம் 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
催化剂表征与测试资料 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
பைடு நூலகம் 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
催化剂测试与表征课件
2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h
Over 80% of industrial processes involve catalysts, and half the elements in the periodic table are involved o systems. Berzelius
• This is a graduate level course on concepts and techniques important to methods and instruments as used in catalysis research. • The lectures and the learning expected of you will be significantly beyond the level and detail of that taught in the other courses and will assume that you are already familiar with the content of such a survey course. • There will be some overlap with other curriculum; however, some new aspects will not be fully covered in the lecture, but will require your learning them by reading on your own. • This is NOT a theory of spectroscopy course. However it does assume that the student has an introductory exposure to such a theoretical background at the senior undergraduate level. Such background should enable you to better appreciate what is being measured with the various techniques and to understand some of the language used in explaining the analytical applications.
催化剂表征与分析 ppt课件
XANES (X-ray absorption near edge structure) 是 元素吸收边位置50 eV范围内的精细结构。
第二节 催化剂组成与结构表征
53
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
Pre-edge XAN ES -200 -20 30
EXAFS
1000
x ( A r b . U n i t s )
第二节 催化剂组成与结构表征
51
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
当X 射线光子能量增 加到3.002KeV、 3.145 KeV、3.419 KeV、23.224 KeV 左右时，吸收系数μ会 产生跳变，这些跳变 称为吸收边。吸收边 产生的原因是原子内 层电子激发所需要的 能量与X 射线光子能 量相当，导致吸收突 然增强
111
第四节 多相催化剂金属性的表征
112
第四节 多相催化剂金属性的表征
113
第四节 多相催化剂金属性的表征
H2-TPR实例
114
第四节 多相催化剂金属性的表征
115
第四节 多相催化剂金属性的表征
116
第四节 多相催化剂金属性的表征
扫描电镜原理
扫描电镜(SEM，Scanning Electron Microscopy ）是用聚焦
Rh 的K 吸收边和L 吸收边绝对能量位置示意图
第二节 催化剂组成与结构表征
52
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
X-射线吸收精细结构：吸收边附近及其广延段存在一些 分立的峰或波状起伏，称精细结构。
XAFS包括EXAFS和XANES两种技术
EXAFS (Extended x-ray absorption fine structure) 是元素的X射线吸收系数在吸收边高能侧 301000 eV 范围出现的振荡。
第二节 催化剂组成与结构表征
53
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
Pre-edge XAN ES -200 -20 30
EXAFS
1000
x ( A r b . U n i t s )
第二节 催化剂组成与结构表征
51
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
当X 射线光子能量增 加到3.002KeV、 3.145 KeV、3.419 KeV、23.224 KeV 左右时，吸收系数μ会 产生跳变，这些跳变 称为吸收边。吸收边 产生的原因是原子内 层电子激发所需要的 能量与X 射线光子能 量相当，导致吸收突 然增强
111
第四节 多相催化剂金属性的表征
112
第四节 多相催化剂金属性的表征
113
第四节 多相催化剂金属性的表征
H2-TPR实例
114
第四节 多相催化剂金属性的表征
115
第四节 多相催化剂金属性的表征
116
第四节 多相催化剂金属性的表征
扫描电镜原理
扫描电镜(SEM，Scanning Electron Microscopy ）是用聚焦
Rh 的K 吸收边和L 吸收边绝对能量位置示意图
第二节 催化剂组成与结构表征
52
X-射线吸收精细结构(XAFS) 原理
X-射线吸收精细结构：吸收边附近及其广延段存在一些 分立的峰或波状起伏，称精细结构。
XAFS包括EXAFS和XANES两种技术
EXAFS (Extended x-ray absorption fine structure) 是元素的X射线吸收系数在吸收边高能侧 301000 eV 范围出现的振荡。
催化剂的宏观表征课件
Langmuir adsorption isotherms for different values of b
bp
1 bp
where and
b ka kd
V
Vm
BET Isotherm
Assumptions：
• Adsorption takes place on the lattice and molecules stay put • First monolayer is adsorbed onto the solid surface and each layers can start before another is finished • Except for the first layer, a molecule can be adsorbed on a given site in a layer (n) if the same site also exists in (n-1) layer • At saturation pressure (P0), the number of adsorbed layers is infinite (i.e., condensation) • Except for the first layer, the adsorption enthalpy (HL) is identical for each layers.
催化剂的颗粒分析
粒径分布直方图与微分图
颗粒度正态分布图
催化剂的颗粒分析
粒度分析技术:
粒径1μm以上的粒度分析技术: 光学显微镜、重力沉降－扬析法、电敏感计数的 Coulter电感法、沉降光透法及光衍射法 粒径1μm以下的粒度分析技术: 电子显微镜、离心沉降、光散射（如光子相关谱 PCS）以及颗粒色谱的场流动分级（FFF）
(汇总)催化剂性能评价.ppt
反应物在反应器中因化学反应而消失的速率
应用物料平衡于图6.1.1所示的反应器，给出
Q0C0 = Q0C + W r
（7.1.1）
所以
r C0 C W Q0
（7.1.2）
式中， C0，C － 分别为进入和流出反应器的物质的量浓度； Q0－体积进料流速； W－反应器中催化剂的重量；
r－单位重量催化剂上的总反应速率。
置。
.精品课件.
13
7.2 催化剂的比表面积孔结构及其测定 1. 催化剂的比表面积及其测定 （1）表面积与活性
催化剂表面是提供反应中心的场所。一般而 言，表面积愈大，催化剂活性愈高，所以常 把催化剂做成粉末或分散在表面积大的载体 上，以获得较高的活性。在某些情况，甚至 发现催化活性与表面积呈直线关系，这种情 况可以认为在这化学组成一定的催化剂表面 上，活性中心是均匀分布的。
r = F0 dx/dV = C0 dx/dτ
x dx V
r x0 F0 C0
（7.1.10） （7.1.11）
式中，τ为停留时间，τ＝V/Q0 如果在反应时无体积改变，式（7.1.10）可以表达为
r = C0 dx/dτ = - dC/dτ
（7.1.12）
下标0和τ分别相当于在反应器入口在在反应器中τ点的位
反应器。在这种条件下，速率可由简单得差分方程计算
而得
r = (F0 /V ) ⊿x
（7.1.9）
它相当于催化剂床层中反应物得平均浓度。
.精品课件.
12
然而极低的转化率在实验上造成分析的困难。因此PFR 大都在较高转化率下操作，即按其积分方式运转，其反 应速率随反应器的轴向位置而改变。此时
因此
对于从理论上预测催化剂，解决催化剂的设计问题， 推测反应机理具有非常重要的作用。
催化课件-第七章 催化剂的表征技术
(110) (111) (100) (200)
* Sr 2 Fe 2 O 5 ；
(211)
+ SrCuO 2
(310)
(f) (e) (d) (c) (b) (a)
* * * * * * * ++ + + + +
(220)
*
20
30
40
50
60
70
80
2θ /(° )
(a) SrFe0.9Ti0.1O3-δ (b) SrFe0.7Cu0.2Ti0.1O3-δ (c) SrFe0.6Cu0.3Ti0.1O3-δ (d) SrFe0.5Cu0.4Ti0.1O3-δ (e) SrFe0.5Cu0.3Ti0.2O3-δ (f) SrFe0.7Cu0.3O3-δ
TPSR （ Temperature-Prorammed Surface Reaction）是把TPD和 表面反应 结合起来。TPD技术 只能局限于对某一组分或双组分吸附物种进行脱附考 察，因而不能得到真正处于反应条件下有关催化剂表 面上吸附物种的重要信息，而这正是人们最感兴趣 的。TPSR正是弥补了TPD的不足，为深入研究和揭 示催化作用的本质提供了一种新的手段。
DTG曲线
（1）TG 基本结构
TG与DTG的测量都要依靠热天平。 热天平是实现热重测量技术而制作的仪器，它是在 普通分析天平基础上发展起来的，具有一些特殊要 求的精密仪器：（a）程序控温系统及加热炉，炉 子的热辐射和磁场对热重测量的影响尽可能小； （b）高精度的重量与温度测量及记录系统；（c） 能满足在各种气氛和真空中进行测量的要求； （d）能与其它热分析方法联用。
例：含有一个结晶水的草酸钙的TG曲线和DTG 曲线
催化剂表征技术ppt课件
Raman散射
Raman散射的两种跃迁能量差
：
E1 + h0
E=h(0 - )
E2 + h0
E=h(0 + )
h(0 - )
E1 V=1 E0 V=0
h0
h(0 + )
h
Stokes线与反Stokes线
●将负拉曼位移，光子失去能量，频率减小，即ν0－ν称 为Stokes线（斯托克斯线）。
●将正拉曼位移，光子得到能量，频率增大，即ν0＋ν称 为反Stokes线（反斯托克斯线）。
配位、价态：IR； NMR；EPR；UV-vis
电子能级： XPS
酸碱性：IR; Chemisorption
表面活性反应性能： TPD; TPR;TPSR
• AAS: Atomic Absorption Spectroscopy原子吸收光谱 • AES: Auger Electron Spectroscopy 俄歇电子能谱 • DTA: Differential Thermal Analysis差热分析法 • EPR (ESR): Electron Paramagnetic Resonance 电子自旋共振 • IR: Infrared Spectroscopy红外吸收光谱 • LEED: Low-energy electron diffraction低能电子衍射 • SEM: Scanning electron microscopy扫描电子显微镜 • TEM: Transmission electron microscopy透射电子显微镜 • TG: Thermogravimetric method 热重 • TPD: Temperatrue-programmed desorption程序升温脱附 • TPR: Temperatrue-programmed reduction程序降温脱附 • TPSR: Temperatrue-programmed surface reaction程序升温表面反应 • XRF: X-ray fluorescence spectroscopy X射线荧光光谱分析 • XPS: X-ray photoelectron spectroscopy X射线光电子能谱 • XRD: X-ray diffraction X射线衍射
《催化剂工程》课件
总结词
催化剂工程在现代化学工业中具有重要意义，它能够降低能耗、减少废弃物排放、提高产品质量和经济效益。
详细描述
催化剂工程在现代化学工业中扮演着至关重要的角色。通过研究和开发高效的催化剂，可以降低化学反应的能耗 ，减少废弃物排放，提高产品质量和经济效益。在石油化工、制药、环保等领域，催化剂工程的应用已经取得了 显著的成果。
微乳液法
总结词
一种基于微小液滴的催化剂制备方法
详细描述
微乳液法是将两种互不相溶的溶剂在表面活 性剂的作用下形成微小液滴，并在微小液滴 中制备出催化剂的方法。该方法能够制备出 具有高比表面积、高活性的催化剂，适用于
制备纳米尺度的催化剂。
03 催化剂的表征技术
物理表征技术
扫描电子显微镜（SEM）
观察催化剂的表面形貌和微观结构。
催化剂是一种能够改变反应速率但不改变反应总吉布斯自由能的物质。它可以加速化学 反应的速率，提高产物的选择性。根据性质和用途的不同，催化剂可以分为均相催化剂 和多相催化剂。均相催化剂通常为液态或气态，与反应物处于同一相态；而多相催化剂
则由固态载体和活性组分组成，与反应物处于不同的相态。
催化剂工程的重要性
05 催化剂的未来发展
高性能催化剂的研发
总结词
随着工业生产对催化剂性能要求的不断提高，高性能 催化剂的研发成为未来的重要方向。
详细描述
高性能催化剂的研发主要集中在提高催化剂的活性、 选择性、稳定性和降低成本等方面。通过改进催化剂 的制备工艺、优化活性组分的结构、探索新型载体材 料等方法，可以进一步提高催化剂的性能。
绿色催化剂的研发
要点一
总结词
随着环保意识的日益增强，绿色催化剂的研发成为未来的 重要趋势。
催化剂工程在现代化学工业中具有重要意义，它能够降低能耗、减少废弃物排放、提高产品质量和经济效益。
详细描述
催化剂工程在现代化学工业中扮演着至关重要的角色。通过研究和开发高效的催化剂，可以降低化学反应的能耗 ，减少废弃物排放，提高产品质量和经济效益。在石油化工、制药、环保等领域，催化剂工程的应用已经取得了 显著的成果。
微乳液法
总结词
一种基于微小液滴的催化剂制备方法
详细描述
微乳液法是将两种互不相溶的溶剂在表面活 性剂的作用下形成微小液滴，并在微小液滴 中制备出催化剂的方法。该方法能够制备出 具有高比表面积、高活性的催化剂，适用于
制备纳米尺度的催化剂。
03 催化剂的表征技术
物理表征技术
扫描电子显微镜（SEM）
观察催化剂的表面形貌和微观结构。
催化剂是一种能够改变反应速率但不改变反应总吉布斯自由能的物质。它可以加速化学 反应的速率，提高产物的选择性。根据性质和用途的不同，催化剂可以分为均相催化剂 和多相催化剂。均相催化剂通常为液态或气态，与反应物处于同一相态；而多相催化剂
则由固态载体和活性组分组成，与反应物处于不同的相态。
催化剂工程的重要性
05 催化剂的未来发展
高性能催化剂的研发
总结词
随着工业生产对催化剂性能要求的不断提高，高性能 催化剂的研发成为未来的重要方向。
详细描述
高性能催化剂的研发主要集中在提高催化剂的活性、 选择性、稳定性和降低成本等方面。通过改进催化剂 的制备工艺、优化活性组分的结构、探索新型载体材 料等方法，可以进一步提高催化剂的性能。
绿色催化剂的研发
要点一
总结词
随着环保意识的日益增强，绿色催化剂的研发成为未来的 重要趋势。
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电子能级： XPS
酸碱性：IR; Chemisorptio n
表面活性反应性能：
TPD; TPR;TPSR
3
AAS: Atomic Absorption Spectroscopy
AES: Auger Electron Spectroscopy 俄歇电子谱
DTA: Differential Thermal Analysis
14
催化剂的孔体积
• 催化剂的孔体积或孔容，是催化剂内所 有细孔体积的总和。
• 每克催化剂颗粒内所有的体积总和称为 比孔体积，或比孔容，以Vg表示。
15
四氯化碳法测定孔容
在一定的四氯化碳蒸气压力下，四氯化碳只在 催化剂的细孔内凝聚并充满。凝聚了的四氯化碳的 体积，就是催化剂的内孔体积。
16
孔隙分布的测定方法
5
B、比表面与孔结构 BET 压汞法 C、活性表面、分散度 XRD、Chemisorption、TEM
6
D、表面组成与表面结构 H2－O2滴定：H2吸附饱和后用O2滴定或O2 吸附饱和后用H2滴定 XPS：表面组成 LEED：表面结构排列 E、酸碱性 TPD;IR
F、氧化还原性 TPR TPO TPSR：表面吸附物种与载气中反应物发生反应并脱附 7
第九章 催化剂表征
定义 应用近代物理方法和实验技
术，对催化剂的表面及体相结构 进行研究，并将它们与催化剂的 性质、性能进行关联，探讨催化 材料的宏观性质与微观结构之间 的关系，加深对催化材料的本质 的了解。
1
1、催化剂表征的内容和方法
化学组成与物相结构 比表面与孔结构 活性表面与分散度 表面组成与表面结构 酸碱性 氧化还原性
19
0.4
SZA/MCM-41 MCM-41
0.3
Pore Volume,(cm g-A)
0.2
0.1
0.0
10
20
30
40
50
Pore Diameter,()
Fig. Pore Distribution
20
应用
1、比较催化剂的本征活性
比活性比转表化面率积
2、研究失活的原因
21
3、X-射线衍射（XRD）
48 h
12 h
8h 3h 1h 0.5 h
2
4
6
8
10
2(deg.)
晶化时间的影响
29
不同温度焙烧的Ag/SiO2催化剂XRD谱
16%Ag/SiO2
¨‹ ¨‹
¨‹: Ag
He7002h
¨‹
¨‹
O7002h
TG: Thermogravimetric method 热重
TPD: Temperatrue-programmed desorption
TPR: Temperatrue-programmed reduction
TPSR: Temperatrue-programmed surface reaction
• 气体吸附法：测定半径(1.5—1.6)nm到 (20—30)nm的中孔孔径分布；
• 压汞法：测大孔孔径分布和孔径4nm以 上的中孔孔径分部。
17
气体吸附法 • 气体吸附法测定孔径分布是依据毛细管
凝聚的原理，由吸附曲线来计算。
18
压汞法
加外压力使汞进入固体孔中
在常温下汞的表面张力 为0.48N／m，随固体的 不同，接触角的变化在 135o一142o常取作140o， 压力P的单位以MPa表示，
EPR (ESR): Electron Paramagnetic Resonance 电子自旋 共振
IR: Infrared Spectroscopy
LEED: Low-energy electron diffraction
SEM: Scanning electron microscopy
TEM: Transmission electron microscopy
2
体相组成：XRF; AAS;ICP
物相性质：XRD; TEM; DTA; TG
表面组成：XPS; AES
比表面： BET
晶粒尺寸：
各组分分
SEM; TEM; TPR 布：TEM
表面结构： LEED
孔隙率： Physisorptio n
分散度： Chemisorption; XRD; TEM
配位、价态：IR； NMR；EPR；UV-vis
XRF: X-ray fluorescence spectroscopy
XPS: X-ray photoelectron spectroscopy
4
A、体相组成与结构 体相组成：XRF、AAS 物相分析： XRD：晶体结构 DTA：记录样品与参比物温差随温度变 化曲线， 吸热为负峰，放热为正峰 TG：样品质量随温度变化曲线
• 作用 a、物相的鉴定、物相分析及晶胞参数的确
定 b、确定晶粒大小，研究分散度 c、研究处理条件对催化剂微观结构的影响
22
基本原理
d
发生衍射的 条件是：晶 格间距与波 长相当。
2dsinθ = nλ
23
例：XRD物相分析
每种晶体都有它自己的晶面间距d，而 且其中原子按照一定的方式排布着。这反 映在衍射图上各种晶体的谱线有它自己特 定的位置、数目和强度I。因此，只须将未 知样品衍射图中各谱线测定的角度θ 及强度 I去和已知样品所得的谱线进行比较就可以 达到物相分析的目的。
24
25
26
MCM-41介孔分子筛的XRD图
27
Intensity ( a.u )
Ni2P 2 h Ni2P 6 h Ti0.01Ni2P(C) Ti0.03Ni2P(C) Ti0.01Ni2P(C)
Graphite
10
20
30
40
50
2
a
b c
d
e
f
60
70
28
(a)
Intensity (a.u.)
2、比表面积及孔结构
• 比表面积测定的原理和方法 • 孔结构测定的原理和方法
8
催化剂颗粒示意图
9
分子筛的孔道结构
10
比表面测定原理
• 物理吸附方法的基本原理是基于 Brunauer—Emmett－Teller提出的多层 吸附理论，即BET公式。
11
12
13
目前应用最广泛的吸附质是N2，其 Am值为0.162(nm)2，吸附温度在其液 化点77.2K附近，低温可以避免化学吸附。 相对压力控制在0.05一0.35之间，当相 对压力低于0.05时不易建立起多层吸附 平衡，高于0.35时，发生毛细管凝聚作 用。实验表明，对多数体系，相对压力 在0.05—0.35之间的数据与BET方程有 较好的吻合。