硫化物催化剂结构性质与合成甲醇反应性能的关联(Ⅱ)──表面形貌的分形几何特征

应用分形几何理论研究了硫化物催化剂的表面性质及其与合成甲醇反应性能的关系．由分形维数定量地表征了催化剂表面形貌的几何特征．提出了催化剂表面分形维数具有特定的分布，并用正态分布函数进行了拟合．考察了助催化剂和载体对催化剂表面分形维数的影响，由此探讨了分形维数与催化剂结构和反应性能的关系．对甲醇的时空收率和分形维数进行了关联．     

硫化物催化剂结构性质与合成甲醇反应性能的关联(Ⅱ)──表面形貌的分形几何特征

应用分形几何理论研究了硫化物催化剂的表面性质及其与合成甲醇反应性能的关系．由分形维数定量地表征了催化剂表面形貌的几何特征．提出了催化剂表面分形维数具有特定的分布，并用正态分布函数进行了拟合．考察了助催化剂和载体对催化剂表面分形维数的影响，由此探讨了分形维数与催化剂结构和反应性能的关系．对甲醇的时空收率和分形维数进行了关联．     

积炭催化剂再生的分形维模型

将分形维理论引入积炭催化剂与再生气体的烧炭反应系统，提出了积炭催化剂的分形维模型。在拟稳态条件下，按缩核模型求得解析解，并在此基础上分析了当反应受气膜扩散控制、灰层扩散控制和化学反应控制时，分形维对再生过程的影响。通过实验和参数估计确定了积炭催化剂表面的分形维数在２～３之间，从而验证了模型的正确性。     

Ru/Al2O3催化剂表面分形分析

利用静态氮吸附仪在-196.15 ℃液氮气氛中,测定Ru/Al2O3催化剂的比表面积以及孔结构参数,研究了催化剂的孔容-孔径分布和吸附-脱附等温线。基于FHH多层吸附模型,利用全吸附数据计算出Ru/Al2O3催化剂的表面分形维数。结果表明,3种Ru/Al2O3催化剂的表面分形维数均约2.4,分形维数与比表面积和总孔体积无直接关联。     

γ-氧化铝的表面分形结构

在多相催化反应过程中，化学反应与多孔催化剂的表面密切相关。由于表面的不规则性， 以往基于欧氏几何的数学处理，显得过于理想化和简单化。近年来发展起来的分形几何为更 好地表征催化剂及载体的表面拓朴特征提供了新的可能。在这方面，Avnir、Pfeifer和Farm 等f‘－引做了一系列的工作，认为自然界中许多物质属干表面分形，其分形维数为2～人     

用分形方法研究负载型聚烯烃催化剂的表面形貌及其对聚合活性的影响

以Ｍｇ（ＯＥｔ）２和ＴｉＣｌ４作为钛镁体系聚乙烯催化剂的代表,在不同反应上制备了Ｔｉ－Ｍｇ体系负载型聚乙烯催化剂,并用扫描电镜（ＳＥＭ）技术对其亚微观结构进行研究,证实其具有分形特征。应用分形理论及其改进的盒子维法对催化剂的亚微观结构进行了详细的分析计算,给出了催化剂表面结构的分维数,结果发现,催化剂分维值Ｄｔ随着催化剂表面的不规则度及催化剂内部孔隙的增多而增大,而其聚合活性与催化剂表面分维值的关系较为复杂,只在适宜的催化剂分维值范围内,才可获得较高的聚合活性,研究证明了分维值可作为比较两个分形无规则度对象的表征参量。     

用氮气吸附法研究二甲醚催化剂表面分形维数

在77K下对四种二甲醚催化剂进行N2吸附—脱附等温线测定,得到了催化剂的孔结构参数,研究了其孔径分布、比表面积、等温线形态变化,并利用等温吸附数据计算其分形维数。结果表明,四种催化剂分形维数在2～3之间,将催化剂颗粒机械成型得到的片剂都具有分形特性,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。     

燃煤机组SCR催化剂表面积灰板结层多重分形分析

燃煤电站烟气中的飞灰在SCR催化剂表面沉积板结形成强垢是导致催化剂失活的重要原因,为及时清理催化剂表面强垢层,通常采用超声共振结合蒸汽吹扫将强垢去除,然而由于燃煤飞灰在催化剂表面的沉积板结使得强垢层形成较为稳定,导致现场高能耗操作下清灰效果不明显。为更好地研究飞灰在催化剂表面沉积板结对强垢形成的影响,借助现场小修期和SCR改造项目热态性能试验将不锈钢采样盘布置在3层催化剂层的迎风面进行采样,将3层SCR催化剂垢层样品采用原子力显微镜(AFM)进行表征测试,通过设置合适的阈值采用Matlab图形处理得到黑白二值图,并通过信息熵法获得盒子尺寸来分析多重分形标度区间的影响。结果表明,随着烟气的流程方向板结层的高程分区逐渐趋于碎片化,沉积飞灰粒度逐渐趋于均匀化,并随烟气流程的增加多重分形参数具有标度不变性;同时关联分形维数D_2随着烟气流程的增加逐渐与Hausdorff分形维数D_0接近;根据加权矩随变特性还发现板结层微观颗粒会随烟气流程的增加逐渐由疏松不均性演变为致密均匀性;由3层板结层多重分形谱对称性发现,随着烟气流程的延长,催化剂表面垢层多重分形谱宽度Δα明显增加,相应垢层表面粗糙度逐渐增加,且垢层表面奇异峰分布更加明显,催化剂表面飞灰板结形成垢层的主导因素主要源于小颗粒、小高程的概率分布点。研究表明,随着烟气流程的增加,催化剂表面垢层的多重分形特征明显,沉积飞灰颗粒粒度变小,板结层的均匀性增加,微观拓扑表面的高程聚类特征消失,为超声波共振与蒸汽吹扫等现场清灰操作提供理论依据。     

沸石分子筛表面分形维数与孔性质的关联分析

为了研究模板材料对沸石分子筛表面形貌和孔结构性质的影响以及在焙烧除模板材料过程中分子筛表面复杂程度和孔道分布的变化,分别采用X射线衍射和氮气物理吸附-脱附对沸石分子筛进行表征,基于分形学理论引入分形维数及其计算,并将计算结果与分析结果进行对比讨论。结果表明,分形维数与分子筛表面的复杂程度密切相关,分子筛表面越复杂、沟壑越多,分形维数越大,反之则越小;模板材料影响分子筛不同指数晶面的生长速率和生长取向,进而影响分子筛的外观形貌和孔道结构性质,在焙烧除模板材料后,分子筛表面部分较大孔道发生塌陷,致使整体结构趋于平整化,分形维数减小。     

表面形貌对初始滴状冷凝的影响

鉴于镁能与热水（冷凝液）反应,反应后镁表面的化学成分将发生变化,初始冷凝液核的形态将被保留在镁表面上,所以本实验采用金属镁作为冷凝表面。同时为了研究冷凝表面微观形貌同滴状冷凝之间的关系,在相近的冷凝条件下,选取不同磁控溅射条件下制备的镁膜作为冷凝表面,采用分形理论对镁表面冷凝前表面形貌的复杂程度进行量化研究,运用差分计盒维数法计算镁表面冷凝前表面形貌的分形维数。结果表明冷凝试件的表面形貌特征对初始滴状冷凝的液核数有较大影响,其分形维数不同,冷凝后镁表面初始液核数也不同。在实验的基础上,建立了能够反映表面分形维数对成核中心密度影响的定量关系式。     

烯烃聚合过程的分形演化及其生长模型

The surface morphology of Ti-Mg supported catalyst and the polyethylene particles are studied using scanning electron microscope(SEM) technology.The results show that either the catalyst‘s surface or polymer particle‘s surface is irregular and has fractal characteristics,which can be described by fractal parameter.The more interesting discovery is that the surface fractal dimension values of the polymer particles vary periodically with the polymerization time.We call this phenomenon fractal evolution,which can be divided into the “revolution“ stage and the “evolution“ stage,And then we present polymerization fractal growing model(PFGM),and successfully describe and /or predict the whole evolving process of the polyethylene particle morphology under the different slurry polymerization(including pre-polymerization) conditions without H2.     

分形学在煤直接液化催化剂表征中的应用

采用表面分散维Ｄ表征浸渍前后煤样的表面不均匀性的变化,并进一步关联助剂的添加,干燥温度对催化剂前驱体在煤样表面上分散性和反应活性的影响作用。结果表明,适量添加助剂可以有效地防止前驱体在煤表面的局部聚集,提高浸渍煤样的表面分数维和反应性,较低的干燥有利于催化剂前驱体在煤表面分散均匀。     

双分散多孔催化剂颗粒中的气体扩散

1 INTRODUCTION The prediction of gas diffusion in porous media is critical for the design and analysis of membrane- and solid-catalyzed reaction processes. It is evident that many physical and physicochemical processes within porous media are significantly influenced by the porous structure[1-6]. For over two decades, frac- tal geometry has been applied to describe the irregular morphology of natural and artificial objects, and the tortuous degree of diffusion and adsorption or diffu- sion…     

Determination of the fractal dimension of alumina using adsorption: Challenges of choosing appropriate adsorbates and analysis methods

The classical method for surface characterisation of the porous structure of the catalysts is nitrogen (N₂) adsorption at ?196°C, which provides a catalyst surface area value valid for molecules similar in size to N₂ (0.162 nm²/molecule). To complement and obtain more information about the materials, catalyst surfaces can be characterised using fractal geometry. The fractal dimension of a sample can be determined by the adsorption uptake of molecules of different sizes on the surface of interest in order to obtain a characteristic parameter of the surface geometry known as the fractal dimension, D. In this work, the value of D for a γ‐alumina catalyst support has been determined (D = 2.71 ± 0.15) using different adsorbates (argon, nitrogen, isopropanol, pyridine, and n‐butane). The decision process for choosing these adsorbates and the challenges of this type of characterisation method are discussed in this article. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

颗粒孔结构的积木分形模型

构造了立方和四面体两种积木分形体，得到一般积木分形体模型，导出关联表面积和体积增量的3个分形表达式，并分析了表面分数维的几何意义. 实验结果表明，利用该模型的表面积与体积增量分形表达式可以从压汞和BET的实验数据计算表面分数维，相关系数较高. 对同一种颗粒，两种实验方法可以得到相同的分数维. 讨论了体积增量的计算方法.     

片状粉末表面特性的分形分析

根据片状粉末表面几何特征，提出了用分形方法对其进行描述．将数码相机拍摄的不同片状粉末的显微照片输入计算机，采用计算分形盒子维的DBC算法对其灰度值进行编程计算，可获得颗粒表面的分形维数．计算得到的分维数的数值在2-3之间，且粉体表面越不光滑，表现在灰度值的起伏越大，则分维数的数值也越大，与人们视觉上对粗糙表面的观察相吻合．在一定程度上可有效地反映粉体表面的光滑性，从而为片状粉体表面特性的分析和研究提供了一个新思路．