固体催化剂常用制备方法

不同于混合法制备的催化剂的还原TG曲线
碳式碳酸镍于空气下分解的DTA-TG曲线
活性组分与载体氧化铝的相互作用
Cu(NO3)4·3H2O(a)和负载Ca(NO3)2(b)于空气下的分解TG-DTG曲线
沸石固体酸酸型转化
NH4-NaY沸石N2气下的TG-DTG曲线
比表面与孔结构
(1)总比表面BEБайду номын сангаас方程 (2)孔径分析：凯尔文（Kelvin）方程（N2吸附法测小孔1.5-
❖ 通常差热分析与热重分析结合使用。热重是将样品质量变 化作为温度的函数记录下来，得到热重曲线，重量变化对 应一个台阶，根据台阶个数和温度区间、台阶高度、斜率 等来研究样品变化。
❖ 差示扫描量热与差热在原理上相拟但只是将温度变化用两 面三刀试样俣持同一温度所必须的功主输入值来代替。
❖ 热分析作用（1）催化剂焙烧条件的选择；
LOGO
工业催化原理
Catalysis in industrial processes
厦门大学化学化工学院化工系
第七章：催化剂的制备与表征
评估工业催化剂实际价值（性能） ➢ （1）活性（2）选择性（3）寿命（4）价格(5)环保性能.
催化剂的表征的目的 ➢ 工业上催化剂的活性、选择性、寿命等一系列反映催化剂
❖ （2）催化剂组成确定；（3）金属离子配位状态；（4） 研究活性组分与载体的相互作用；固体酸碱性的表征
差热分析曲线
1、La(OH)3→LaO(OH)+H2O 2、La(OH) →La2O3+H2O
活性氧化镧水解产物的DTA曲线
H2IrCl6/Al2O3 →IrCl3/Al2O3+2HCl↑+1/2Cl2↑ H2IrCl6/Al2O3于N2气体下的焙烧TG-DTG曲线
颗粒尺寸测定
➢ 大颗粒可实测，小颗粒可以利用分样筛进行分筛，粉末可 以通过筛分法或得力沉降或离心沉降的方法进行测定颗粒 大小。
催化剂的比表面
采用BET方程来进行求解
催化剂的密度
单位体积催化剂的质量kg/m3或g/cm3
因体积含义不同出现四种密度
❖ 比孔体积、孔隙率、平均孔半径和孔长
❖ 催化剂的微观结构和性能 ❖ 主要参数： ❖ 催化剂本体及表面的化学组成、物相结构、活性表面、晶
➢ 电子束撞击样品使之发射具有元素特征的次级电子或光子， 对催化剂表而微区（最小可检测1μm左右）进行x射线光谱 分析便是电子探针分析。相对灵敏度为百分之几到万分之一。
原子吸收光谱 ❖ （Atomic Absorption Spectroscopy 简称AAS） ➢ 当辐射投射到原子蒸汽上时,如果辐射波长相应的能量等于
实际性能的指标是由催化剂的组成、结构、物化性能，特 别是由催化剂表面原子的配位状态及其相互作用决定的。 ➢ 因此催化剂的表征对催化剂的设计、开发、制备、使用、 及催化剂寿命预测有十分重要的意义。
表征的内容与方法
催化剂的宏观结构与性能 催化剂的宏观结构 1、催化剂密度 （1）颗粒密度（2）骨架密度和堆密度 2、几何形状 圆球、圆柱体、圆环柱体、粉末、微球。 3、比表面 4、孔结构 （1）孔径（2）孔径分布（3）孔容（4）孔隙率
要包括两种XPS与UPS ❖ XPS-X-ray photoelectron spectroscopy ❖ Ups-Uv-photoelectron Spectroscopy
2、物相结构 （1）X光衍射分析(X-ray diffraction简称XRD) （1）Bragg（布拉格）公式：
2（d/n）sinθ =λ （2）Scherrer（谢乐）公式：
D=Kλ/[（B-B0）cosθ] 这时B-B0是由晶粒大小引起的衍射峰变宽的半高峰宽。K是常
数如球形颗粒可按0.9计算。从而可以估算出颗粒直径D 最小检出量：1-5wt%，小于5nm衍射变宽重迭干扰加剧无法
原子由基态跃迁到激发态所需的能量时,会引起原子对辐射 的吸收,产生原子吸收光谱.原子吸收对应的辐射波长λ决 定于原子跃迁能级差△E,某元素的谱线数目取决于该元素原 子内能级的数目.在原子吸收分光光度法中,根据各种元素 常用的共振吸收线(分析线)的波长和强度,可鉴别元素种类 及其含量.对于波长为λ的辐射,最初辐射强度为I0,原子吸 收后的辐射强度为I,原子吸光度A=㏒I0/I,它与试样中被测 组分的浓度C之间呈线性关系.这是原子吸收光谱定量的基 础.(一次只能测一种元素,对Na不灵敏)
粒大小、分散度、价态、酸碱性、氧化还原性、各组分的 分布及能量分布。
1、催化剂的本体组成
催化剂元素组成的定性与定量分析
➢ 主要分析活性组分、助剂、载体以及杂质的组成、含量及 其在颗粒中的分布。分析方法除定性和定量的化学分析如 酸碱滴定及络合滴定外，还采用X萤光分析、电子探险针 分析、原子吸收光谱法等。
X荧光分析
（X-ray fluorescence spectroscopy 简称XRF）
➢ λ =K(Z-S)2，K和S是常数，只测出荧光X射线的波长λ，便可 知元素的种类，由谱线强度，可得到该元素的含量。但对 Na等轻元素不适用。
电子探针分析
（Electron Probe microanalysis简称EPMA）
区分，不适用于物相分析
LaCoO3与LaFeO3的XRD图
❖ （2）热分析
❖ 在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类 技术。最常用的是差热分析（DTA）、热重分析（TGA） 和微分扫描分析（DSC）
❖ 差热分析是将样品和参比物的温差作为温度的函数连续测 量的方法，记录的温差△T随温度T的变化曲线称为差热曲 线。伴随有吸热或放热的相变或化学反应都会对应负峰或 正峰。根据峰的形状，峰个数，出峰及峰顶温度等可以鉴 别物相及其变化。
20nm)大孔用压汞法(原理相同) (3)活性表面、分散度、晶粒度 A）活性表面是利用化学吸附的选择性（吸附位数，也叫化
学吸附计量数） B）分散度：表面金属（组分）占总金属（组分）的百分比。 晶粒度：晶粒大小（可用谢乐公式和透射电镜法）
Photo of TEM
表面组成与结构
❖ 1、H2-O2滴定 ❖ 先吸附氧然后再吸附H2（饱和吸附量可用脉冲法测得） ❖ 2、光电子能谱ESCA ❖ ESCA-Electron Spectroscopy For Chemical Analysis主