催化剂表面研究方法(一)

一、前言有关催化剂表面结构及其作用,自1910年前后Langmuir研究了吸附以后,对催化剂活性,提出了种种学说,如Toylor活性中心与Balandin的晶格质点结合的多位中心论等。但表面结构的研究,则开始于四十年代后Beck对定向蒸镀膜的研究以及Gwath-     

催化剂表面的研究方法(Ⅱ)

俄歇电子能谱(AES)是鉴定催化剂表面原子、分析原子分布等表面组成的有力方法;低能电子衍射(LEED)则用于探明暴露在晶格面上的原子排列或吸附分子的结合位置。本讲介绍这两种方法及其应用。四、俄歇电子能谱1.电子发射机理及其测定1925年俄歇所发现的电子发射现象,是按照下面机理进行的。用电子束轰击表面原子,或用 X 射线照射表面原子时,一次电子     

固体催化剂的研究方法第九章表面分析方法(下)

5　离子散射谱 (ＩＳＳ)表面原子的质量及结构可由离子散射谱测定。按入射离子的能量大小 ,可分为低能ＩＳＳ (ＬＥＩＳＳ)、中能ＩＳＳ(ＭＥＩＳＳ)和高能ＩＳＳ(ＨＥＩＳＳ ,或卢瑟福背散射ＲＢＳ)。在一般表面分析实验室 ,常用ＬＥＩＳＳ ,故本章只讲述这一方法。不过应指出 ,ＬＥＩＳＳ与ＭＥＩＳＳ、ＨＥＩＳＳ之间存在着两个本质区别 :(1)ＬＥＩＳＳ有较大的离子 -原子相互作用截面 ;(2 )ＬＥＩＳＳ中入射的惰性气体离子有较大的中和化几率 ,这就使得ＬＥＩＳＳ成为所有表面分析技术中表面最敏感的技术 ,取样深度仅为表面最顶层的原子…     

固体催化剂的研究方法 第九章 表面分析方法(中)

2　俄歇电子能谱192 5年俄歇首次发现俄歇电子 ,并以他的名字命名。2 0世纪 5 0年代有人首次用电子作激发源 ,进行表面分析 ,并从样品背散射电子能量分布中辨认出俄歇谱线。但是由于俄歇信号强度低 ,探测困难 ,因此在相当长时期未能得到实际应用。直至 196 7年采用电子能量微分技术 ,解决了把微弱的俄歇信号从很大的背景和噪声中检测出来 ,才使俄歇电子能谱 (ＡｕｇｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ,ＡＥＳ)成为一种实用的表面分析方法。 196 9年使用筒镜分析器 (ＣｙｌｉｎｄｒｉａｌＭｉｒｒｏｒＡｎａｌｙｓｅｒ,ＣＭＡ)后…     

催化剂研究方法(Ⅴ) 第三章 多相催化反应动力学(下)

<正> (五) 多相催化过程中的物理传输 5.1 引论从本章开始将讲到作用物要到达催化表面,或产物要从表面到达流体的体相,都要经历相间扩散和粒内扩散等物理传输过程。要克服这些物理过程的阻力以进行物质传输,在跨越包围着催化颗粒外表面的流体膜两侧和外表面与颗粒内部之间都得有一定的浓度差作为推动力。在第三节中提到通过吸附等温方程使反应速率得以不用表面吸附浓度而用与催化表面相接触的气相浓度表达之。但后者并不一定等于该物种在流体体相中的浓度,而这一体相浓度才是可以测量的,或在科学实验和物质生产中可以规定的。忽视这种浓度梯度的存在,把不同场合的浓度等     

固体催化剂的研究方法 第九章 表面分析方法(上)

为了透彻了解催化反应本质 ,必须对催化体系 (包括催化剂、反应物和生成物 )在反应前、反应过程中和反应后的各参与物质所发生的化学和物理变化进行研究 ,尤其对表面或界面上发生的各种变化如表面组成、表面结构、表面电子态、表面形貌等的研究当属首要。表面组成包括表面元素组成、化学价态及其在表层的分布等 ,后者涉及元素在表面的横向及纵向 (深度 )分布 ;表面结构包括表面原 (分 )子排列等 ;表面电子态包括表面能级性质、表面态密度分布、表面电荷密度分布及能量分布等 ;表面形貌指“宏观”外形 ,当分析的分辨率达到原子级时 ,可观察到…     

催化剂研究方法(Ⅳ) 第三章 多相催化反应动力学(上)

<正> (一)导言 1.1 多相催化动力学的内涵化学动力学是研究一个化学物种转化为另一物种的速率和机理的分支学科。这里所说化学物种包括各种分子、原子、离子和基团在内。对一般多相催化来说,常只涉及分子和原子。所谓速率是指单位时间及单位反应空间(包括催化剂量)内某一作用物消耗或某一产物生成的质量,     

催化剂研究方法(ⅩⅩⅢ)——结束语

<正> 催化剂研究方法講座从1980年第四期的“催化剂宏观物性測定”(第一章)到1982年第一期的“穆斯堡尔譜学及其在催化研究中的应用”,前后共計十四講,介紹了研究实用催化剂各种現代方法的原理、装置、設备、实驗方法和应用实例,以期能有助于广大讀者很好地运用这些方法,对有工业价值的催化剂作深入全面的了解,从而为这些催化剂的开发、改进、革新、提高提供科学依据。在催化剂制备方面,前几年一个經常提出宋的问題是:催化剂制备究竟是技艺,还是科学。对这个問題,如果說对各类催化剂中的大多数来說,近年来在不同程度上已处于从技艺到科学的过渡中,应該說不是言过其实。1976年在瑞士举行的“多相催化作用的物理基础”討論会着重于从原子层次、从理論上来     

催化剂研究方法(Ⅰ)——序言

<正> 催化剂在国民经济中,特别是在石油和化学工业中的重要性越来越为人所熟知。催化剂不但能大大加快一些反应,而且能在可以同时发生的几种反应中,有选择地加速其中一种反应,从而使原料利用率有很大提高。应用新的催化剂,往往能使某种价廉而丰富的原料有新的用途,或使一种多段反应简化为一步完成。要防止或消除污染,扩大能源,无论是近期用煤、页岩取代石油,还是远期发展核聚变能源或光解水制氢,往往发展新一代催化剂是必要的环节。催化剂的重要性历来引起人们对催化剂和催化作     

催化剂研究方法(Ⅷ)——第六章 催化剂的电子显微镜研究

<正> 电子显微镜是一种直接观察物体微细结构的有力工具,被喻为“科学之眼”。自1932年M.Knoll和E.Ruska建造第一台电镜起,电镜广泛地应用在生物学、医学、物理学、化学和材料科学诸领域。六十年代商品扫描电镜的出现,特别是随后形成的多功能分析电镜,使获得的结果不再仅仅是一张“显微图”,而     

固体催化剂的研究方法 第四章 化学吸附与表面酸性测定(上)

多相催化过程是通过基元步骤的循环将反应物分子转化为反应产物。催化循环包括扩散、化学吸附、表面反应、脱附和反向扩散五个步骤。由此可见,化学吸附是多相催化过程中的一个重要环节。而且,反应物分子在催化剂表面上的吸附,决定着反应物分子被活化的程度以及催化过程的性质,例如活性和选择性。因此研究反应物分子或探针分子在催化剂表面上的吸附,对于阐明反应物分子与催化剂表面相互作用的性质、催化作用的原理以及催化反应的机理具有十分重要的意义。化学吸附是一种界面现象,它与催化、腐蚀、粘结等有密切的关系,对它的研究具有重要的科…     

固体催化剂的研究方法分析电子显微镜(下)

4　应用实例近期分析电子显微镜 (ＡＥＭ )技术快速发展 ,在分辨率、灵敏度、操作范围、分析速率等方面都有显著地改进和提高。这些都会增加ＡＥＭ在催化剂表征中的有效性 ,将更好地理解催化剂结构、组成和活性的关系 ;将使催化剂性能的设计和优化有新的突破。当然催化剂表征最终目标将是开发“原位表征技术” ,真实地反映在催化过程中的催化剂表面状态及性质 ,说明催化反应机理 ,使“催化”愈来愈接近“可预测科学”。至今催化剂原位表征技术虽还没有普遍实施 ,但它是催化科学和工程诸多领域的重要课题之一[5 6 ]。各种催化剂表征的方法都…     

固体催化剂的研究方法第四章化学吸附与表面酸性测定(下)

第二部分　固体催化剂表面酸性的测定　　在固体酸催化以及含酸功能的双功能催化过程中 ,催化剂及其载体表面中心的酸碱性质会直接决定催化剂的催化性能。因此 ,在研究催化剂的作用原理、改进现有的和研制新型的固体酸催化剂、以及在研究新型酸催化材料酸位的性质、来源及结构等方面 ,都离不开对表面酸性的表征。通常 ,对固体酸表面酸性的表征包括酸位的类型、酸强度、酸量、酸位的微观结构四个方面。酸位的类型分类有多种方法 ,如质子酸、路易斯酸、软酸、硬酸等。从研究酸式催化反应的角度 ,我们将酸位的类型分成质子酸和路易斯酸。研究表…     

原位热重法(TG)测定分子筛催化剂的表面酸性

用Du Pont 9900计算机/热分析系统的热重分析仪(TGA)和自行改形的石英炉管,进行了分子筛催化剂的原位NH_3吸附-脱附实验,测定了样品的表面酸性。实验数据可定量表征固体催化剂的酸量及其酸强度分布。以HY分子筛为参考样品测量结果,数据具有良好的重复性,其相对标准偏差小于±5.0％;HZSM-5分子筛的酸性数据与文献报道的用不同方法对类似样品所取得的结果接近。还讨论了催化剂酸性与它们的催化反应活性数据的相互关系。     

(八)催化剂

<正> 一、概况全世界的催化剂市场,已接近25亿美元,由于制造催化剂往往需要用价昂的金属,因此化学工业正在极力开发少用催化剂的工艺,由此推断,催化剂行业的发展将趋向缓慢。生产厂之间的竞争将更加激烈,甚至有的厂家将被追掉队。二、美国的市场动向 1980年美国的催化剂销售额达到13.6亿美元.按使用催化剂的工艺过程来划分,可     

固体催化剂的研究方法 第一章 催化剂的宏观物性测定(下)

3．5压系法3．5．亚基本原理压汞（孔率）法是用于介孔分析仅次于物理吸附法的主要试验技术，更是大孔分析的首选试验方法。其基本原理基于非润湿毛细原理推出的Washburu方程，试验测量外压力作用下进人脱气处理后固体孔空间的进汞量，再换算为不同孔尺寸的孔体积、表面积。换算依据Y0uflg－DUper方程，使dV的汞进入固体需要作功与形成汞一固体界面面积S的需功关联，得到公式（l互）［125PndV＝ytcossds（101）不同外压力段积分后，得到式问02）式（102）中所以总表面积yL是汞一固体表面张力，0为接触角。进汞量对孔半径厂做分dV／dr（…     

固体催化剂的研究方法 第三章 热分析在催化研究中的应用(上)

热分析是研究物质在加热或冷却过程中其性质和状态的变化并将这种变化作为温度或时间的函数来研究其规律的一种技术。由于它是一种自动化动态跟踪测量 ,所以与静态法相比有连续、快速、简便等优点。目前从热分析技术对研究物质的物理和化学变化所提供的信息和可能性来看 ,热分析技术已广泛地应用于无机化学、有机化学、高分子化学、生物化学、冶金学、石油化学、矿物学和地质学等各个学科领域。热分析用于催化方面的研究已有七十多年的历史。在我国虽然起步较晚 ,但近年来随着国产热分析仪的研制和国外先进热分析仪的引进 ,热分析在我国催化…     

固体催化剂的研究方法第一章催化剂的宏观物性测定(中)

３　孔结构表征３－１　孔结构表征概况孔结构测定的试验方法，至今一直由蒸汽物理吸附法和压汞法两种技术主宰，这仰赖于其理论基础的合理和不断完善，尤其物理吸附法的各种模拟计算法不断开发，也和试验原理较为简单，易于仪器自动化、简易化和小型化有关。从４０年代Ｗａｓｈｂｏｕｒｎ提出压汞测孔的设计起，Ｋｅｌｖｉｎ的毛细原理一直是这一技术的理论基础，进－退汞滞后回线与固体孔形和表面粗糙度的关系是研究的重点，近期分形理论的引入，有可能转变这一领域长期进展平缓的局面。仪器技术则在８０年代初定型化以后，没有重大改进。…     

固体催化剂的研究方法 第三章 热分析在催化研究中的应用(下)

7　催化剂老化和失活机理的研究引起催化剂老化和失活的机理很多 ,一般可分为两类 :一是由于杂质或毒物的化学吸附、分解产物或固体杂质的沉渍 ,覆盖在催化剂表面造成的失活 ;二是由于烧结或结构改变 ,使催化剂活性表面下降或化学组成改变造成的失活。此外活性组份流失和价态变化有时也是导致催化剂失活的重要原因。由于催化剂老化前后的热行为不同 ,故可借助热分析由热量和质量的变化判断催化剂老化和失活机理。7 1　由于中毒造成的失活催化剂毒物通常是由反应原料带入的杂质和反应过程中生成的产物中含有的对催化剂有毒的物质。因为它们在…     

固体酸催化剂表面酸强度表征方法的研究

通过推导脱附动力学方程及确定脱附活化能参数的估值方法,建立了基于一套TPD数据确定催化剂脱附活化能的动力学模拟方法.对含不同脱附峰个数TPD数据的脱附动力学模拟结果表明,脱附活化能变化的顺序与脱附峰温的变化顺序相同,使催化剂表面酸强度的脱附峰温定性比较发展到数学层次的脱附活化能表征.各活化催化剂TPD实验数据模拟计算结果指出,随着活化温度的提高,催化剂的脱附活化能(或酸强度)呈先增大后降低的变化趋势.