催化剂表征解读

常用催化剂表征方法及缩写
DTA: Differential Thermal Analysis IR: Infrared Spectroscopy SEM: Scanning electron microscopy TEM: Transmission electron microscopy TG: Thermogravimetric method XRF: X-ray fluorescence spectroscopy XPS: X-ray photoelectron spectroscopy XRD: X-ray diffraction TPD: Temperatrue-programmed desorption TPR: Temperatrue-programmed reduction TPSR: Temperatrue-programmed surface reaction
以求出其垂直于(111)面的
7
平均晶粒大小，即
6
5
Dhkl k
4
coshkl
3
β1/2=20
0.9
2
D111
1
1 / 2 cos
0
0.9 0.1542
40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
4.3nm
2θ(0)
2
2 360
c
os
(44
/
2)
镍催化剂的(111)峰 (Cu靶)
吸附态红外光谱样品池
IR表征催化剂酸类型
B酸 L酸
还原后，B酸 明显降低
FTIR spectra for NH3 adsorption at room temperature on unreduced (a) and reduced (b) 10% V2O5/TiO2.
IR表征催化剂表面吸附物种
—CH3
-C=O
-C-O-
丙烯在VOx上 吸附形成C-O 键和C=O键
FT-IR spectrum for propylene adsorption on 10% V2O5/TiO2 at room temperature.
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。
XRD测定平均晶粒度的测定
Scherrer方程： Dhkl k coshkl
Catalyst Characterization
Surface Sensitivity
Characterization Techniques I
Characterization Techniques II
Characterization Techniques III
In-situ Techniques
He500
O500
He700
O700
SEM测定晶粒大小－蜂窝陶瓷表面生长纳米碳纤维
X500
例：SEM测定晶粒大小－蜂窝陶瓷表面生长纳米碳纤维
X3000
例：SEM测定晶粒大小－蜂窝陶瓷表面生长纳米碳纤维
X10000
例：SEM测定晶粒大小－蜂窝陶瓷表面生长纳米碳纤维
X25000
例：EDS表征金属组分在催化剂颗粒中的分布
2.常用表征方法举例
1、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 2、比表面与孔结构
BET、压汞法
3、活性表面、分散度
XRD、Chemisorption、TEM
4、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，检测深度~5nm LEED：表面结构排列 5、酸碱性 TPD IR 6、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
dm/dt
30-192oC为脱水峰
192-262oC为CuO 还原峰
根据还原过程失重 可计算出催化剂Cu 含量
N2吸附法孔分布
0.10
(b)
0.05
孔体积(cm3/g nm)
0.00 0
10 20 30 40 50 60
孔径(nm)
新型DFL催化剂的孔径分布图
常用的固体表面酸性的测定方法
红外光谱法测定表面酸性和表面吸附物种
注意：1.β为半峰宽度，即衍射强
度为极大值一半处的宽度，单位以
d
弧度表示；2. Dhkl代表晶面法线方 D
向的晶粒大小，与其他方向的晶粒
大小无关；3. k为形状因子，对球
状粒子k=1.075，立方晶体k=0.9，
一般要求不高时就取k=1。
4.测定范围3~200nm。
例：镍催化剂晶粒大小的测定
由镍催化剂衍射图可
第七章 催化剂表征
Catalyst Characterization
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
体相组成：XRF; AAS
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： 孔隙率：
LEED
Physisorption
分散度：Chemisorption; XRD; TEM
配位、价态：IR； NMR；EPS；UV-vis
电子能级： XPS
酸碱性：IR; Chemisorption
表面活性反应性能： TPD; TPSR
XRD物相分析
不同温度焙烧的Ag/SiO2催化剂XRD谱
浸渍法制备 16%Ag/SiO2
16%Ag/SiO2
▼ ▼
▼ : Ag
He7002h
▼
▼
O7002h
Intensity / a. u.
He5002h
O5002h
0
20
wk.baidu.com40
60
80
2 / o
TEM测定金属催化剂分散度
不同温度焙烧的Ag/SiO2催化剂TEM
0.15 a
0.10
Ni/Al Mo/Al W/Al
原子比
0.05
0.00 0.0
中心
0.2 0.4 0.6
距离/mm
0.8 1.0
边缘
Ni-Mo-W/Al2O3催化剂颗粒中金属分布
TG-DTG测定Cu/Al2O3催化剂还原温度和Cu含量
质 量 减 少
温度/oC CuO/Al2O3于H2气下的还原TG-DTG曲线