催化劑的表征催化劑的表征是任何一項(xiàng)重要催化研究和開發(fā)的不可缺少的部分。催化劑的宏觀物性，是指由組成各粒子或粒子聚集體的大小、形狀與孔隙結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的表面積、孔體積、形狀及大小分布的特點(diǎn)，以及與此有關(guān)的傳遞特性及機(jī)械強(qiáng)度等。第一頁(yè)第二頁(yè)，共33頁(yè)。表征催化劑可提供的信息：化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)、紋理和機(jī)械性質(zhì)、催化活性。這些物性直接影響催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，因此對(duì)催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征應(yīng)用范圍廣泛。第二頁(yè)第三頁(yè)，共33頁(yè)。TriStar3020比表面積孔徑分布第三頁(yè)第四頁(yè)，共33頁(yè)。應(yīng)用藥品（Pharmaceuticals）—比表面和孔隙度對(duì)于藥物的凈化、加工、混合、壓片和包裝起主要作用。藥品有效期和溶解速率也依賴于材料的比表面和孔隙度。陶瓷(Ceramics)—比表面和孔隙度幫助確定陶瓷的固化和燒結(jié)過程，確保壓坯強(qiáng)度，得到期望的強(qiáng)度、質(zhì)地、表觀和密度的最終產(chǎn)品?；钚蕴?ActivatedCarbons)—在汽車油氣回收、油漆的溶劑回收和污水污染控制方面，活性炭的孔隙度和比表面必須控制在很窄的范圍內(nèi)碳黑(CarbonBlack)—碳黑生產(chǎn)者發(fā)現(xiàn)碳黑的比表面影響輪胎的磨損壽命、摩擦等性能，特定使用的輪胎或者不同車型的輪胎需要不同材料的比表面催化劑(Catalysts)—活性的比表面和孔結(jié)構(gòu)極大地影響生產(chǎn)效率，限制孔徑允許特定的分子進(jìn)入和離開?；瘜W(xué)吸附測(cè)試對(duì)于催化劑的選擇、催化作用的測(cè)試和使用壽命的確定等具有指導(dǎo)作用。第四頁(yè)第五頁(yè)，共33頁(yè)。比表面積測(cè)定原理化學(xué)吸附法：通過吸附質(zhì)對(duì)多組分固體催化劑進(jìn)行選擇吸附而測(cè)定各組分的表面積。物理吸附法：通過吸附質(zhì)對(duì)多孔物質(zhì)進(jìn)行非選擇性吸附來(lái)測(cè)定比表面積。主要有：BET法。第五頁(yè)第六頁(yè)，共33頁(yè)。物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別Bypasschemisorption第六頁(yè)第七頁(yè)，共33頁(yè)。BET法測(cè)定原理BET法：一直被認(rèn)為是測(cè)定載體及催化劑比表面積標(biāo)準(zhǔn)的方法。它是基于吸附等溫式表達(dá)的多層吸附理論。BET等溫式：

(m2/g)Sg為催化劑的比表面積N為阿伏伽德羅常熟；Am為吸附質(zhì)分子的橫截面積，Am=0.162m2W為樣品重量，gVm為單分子層飽和吸附所需氣體的體積，cm3

第七頁(yè)第八頁(yè)，共33頁(yè)?？讖椒植嫉臏y(cè)定原理從脫附等溫線上找出相對(duì)壓力P/P0所對(duì)應(yīng)的V脫（mL/g）V脫換算為液體體積VL

（mL/g）以VL/V孔（%）對(duì)rp作圖，得到孔徑分布的圖形。第八頁(yè)第九頁(yè)，共33頁(yè)。靜態(tài)容量法、重量法的比較容量法：測(cè)定已知量的氣體在吸附前后的體積差，進(jìn)而得到氣體的吸附量。重量法：該法是直接測(cè)定固體吸附前后的重量差。計(jì)算吸附氣體的量。此法較容量法準(zhǔn)確，但對(duì)天平的要求很高。兩種方法都需要高真空和預(yù)先嚴(yán)格脫氣處理。脫氣可以用惰性氣體流動(dòng)置換或者抽真空同時(shí)加熱以清除固體表面上原有的吸附物。第九頁(yè)第十頁(yè)，共33頁(yè)。脫氣的作用樣品必須加以足夠程度的脫氣，以保證放出的雜質(zhì)氣體對(duì)測(cè)定壓力無(wú)影響。脫氣的溫度不應(yīng)超過樣品所承受的最高溫度，以避免因燒結(jié)而損失表面積。150℃~200℃，脫水、干燥，10個(gè)小時(shí)220℃左右，脫有機(jī)物，4~5小時(shí)第十頁(yè)第十一頁(yè)，共33頁(yè)。靜態(tài)容量法脫氣后．將樣品管放入冷阱(吸附一般在吸附質(zhì)沸點(diǎn)以下進(jìn)行。如用氮?dú)鈩t冷阱溫度需保持在78K，即液氮的沸點(diǎn))，并給定一個(gè)P/P0值．達(dá)到吸附平衡后便可通過恒溫的配氣管測(cè)出吸附體積V。這樣通過一系列P/P0及V的測(cè)定值，得到許多個(gè)點(diǎn)，將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)得到等溫吸附線，反之降低真空，脫出吸附氣體可以得到脫附線，所有比表面積和孔徑分布信息都是根據(jù)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)帶入不同的統(tǒng)計(jì)模型后計(jì)算得出。第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共33頁(yè)。測(cè)試原理—靜態(tài)容量法吸附脫附第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共33頁(yè)。靜態(tài)容量法第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共33頁(yè)。靜態(tài)容量法Manifold配氣管定量進(jìn)氣Q1樣品管內(nèi)樣品吸附氣體達(dá)到平衡一定壓力下吸附量（Q）＝Q1－Q自由空間13.454mmHg“Free-space”或叫死體積（deadspace）吸附氣體占據(jù)樣品管的體積Vtube-Vsample第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共33頁(yè)。儀器主體是manifold（歧管），壓力傳感器和真空系統(tǒng)，manifold是裝有電磁閥的一個(gè)多管路歧管，內(nèi)部體積精確校正，它用來(lái)給樣品管內(nèi)進(jìn)氮?dú)?，?lái)測(cè)定壓力點(diǎn)和吸附量。Vm是manifold體積，出廠前已經(jīng)校正，作為儀器內(nèi)部參數(shù)，Vsample叫做自由空間，就是樣品管內(nèi)部除去樣品的體積。第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共33頁(yè)。一般選擇氦氣測(cè)試自由空間，因?yàn)樵谝旱獪囟认禄蛘叱叵?，氦氣?duì)于幾乎所有樣品都是惰性的，所以樣品和樣品管內(nèi)壁不會(huì)吸附氦氣，氦氣的壓力可以精確反應(yīng)出自由空間的大小。氮?dú)鈩t不同，在常溫下，氮?dú)鈱?duì)很多樣品就會(huì)發(fā)生吸附，如活性炭，沸石等微孔材料。所以氮?dú)庾鲎杂煽臻g會(huì)帶來(lái)很大誤差。液氮溫度下氮?dú)饣钚苑浅?qiáng)，就會(huì)直接吸附，所以氮?dú)庾鳛闇y(cè)試氣體，卻不能校正自由空間。

第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共33頁(yè)。自由空間參與的是液氮溫度下的計(jì)算，所以存在一個(gè)問題。就是液氮液面會(huì)把自由空間分割成冷熱兩個(gè)部分。液面以下是冷自由空間，液面以上是熱自由空間，這樣就需要引入熱力學(xué)梯度校正。儀器軟件已經(jīng)內(nèi)置這些校正。但是我們知道，液氮會(huì)不斷揮發(fā)，進(jìn)口的杜瓦（類似保溫瓶）可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的液氮，但是液氮液面還是會(huì)在不斷變化，所以需要一個(gè)裝置把液面恒定，否則熱力學(xué)梯度校正就會(huì)失效。第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共33頁(yè)。麥克公司的專利等溫夾為白色多孔材料，將液面恒定在同一水平面。冷浴液面下降不影響樣品管內(nèi)自由體積。而液位傳感器會(huì)有一個(gè)0.5mm的感應(yīng)盲區(qū)，液面超過這個(gè)高度才能感應(yīng)到。第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共33頁(yè)。精確測(cè)試材料的比表面積，需要穩(wěn)定真空系統(tǒng)、精確自由體積校正（恒定液面裝置）和穩(wěn)定精確的壓力傳感器。TriStar3000可以測(cè)定17埃－3000埃的孔徑范圍，對(duì)于工業(yè)用戶足夠了。需要微孔的測(cè)試可以用CO2測(cè)定，也可以用氮?dú)鉁y(cè)試，用MP數(shù)據(jù)處理和t-plot得到微孔孔面積和孔體積vs孔徑的分布。第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共33頁(yè)。獨(dú)立真空系統(tǒng)，每個(gè)樣品站獨(dú)立傳感器，真正做到三個(gè)樣品的同時(shí)分析，提高測(cè)試效率，防止交叉污染。

儀器主體是manifold（歧管），壓力傳感器和真空系統(tǒng)，manifold是裝有電磁閥的一個(gè)多管路歧管，內(nèi)部體積精確校正，它用來(lái)給樣品管內(nèi)進(jìn)氮?dú)?，?lái)測(cè)定壓力和吸附量。第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。六種典型的吸附曲線Type1是典型的具有微孔的材料。

Type2和4是典型的無(wú)孔或有較大孔的材料。Type3和5是典型的吸附分子間的親合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子與吸附劑間的親合力，而環(huán)境對(duì)于孔和表面分析沒有影響。

Type6是無(wú)孔、表面完全均一的材料（很少）。

IIIIIIIVVIV第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。物理吸附：比表面和孔隙度分析微孔分析到0.01BET比表面第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。BET比表面（P/P0在0.05-0.30）第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。根據(jù)吸附線的類型來(lái)定性的判定吸附質(zhì)有某種類型的孔.圖為13X分子篩的吸附曲線,很明顯這是一類線,即表明13X富含微孔.第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。兩幅圖為Silica-Alumina及SilicaGel的吸脫附曲線,具有明顯的滯后環(huán),這個(gè)是第四類等溫吸附曲線,由此我們可以推測(cè)出吸附質(zhì)是含有介孔或大孔的.第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。吸附儀的外觀第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。操作狀態(tài)圖3個(gè)樣品脫氣站脫氣獨(dú)立真空系統(tǒng)抽真空操作（快速、防污、精度高）雙脫氣站均為全自動(dòng)程序控制，操作靈活石英加熱包可程序升溫到450℃脫氣條件可儲(chǔ)存再調(diào)用樣品管轉(zhuǎn)移專利的Sealfrit樣品管密封保證樣品管從脫氣站到分析站的轉(zhuǎn)移過程中外界氣體不會(huì)污染樣品分析站進(jìn)行分析一個(gè)分析站和一個(gè)飽和壓力（P0）管全自動(dòng)升降機(jī)升降分析站的杜瓦瓶（或化學(xué)吸附用的爐子）測(cè)試過程第二十七頁(yè)第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。脫氣站的伺服閥采用程序控制抽空速率，同時(shí)配備20μm的過濾器，防止輕質(zhì)粉末流動(dòng)污染配氣管脫氣站配備獨(dú)立真空系統(tǒng)和1000mmHg傳感器及一個(gè)真空規(guī)脫氣站第二十八頁(yè)第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。壓力傳感器脫氣站一個(gè)1000mmHg傳感

分析站配一個(gè)1000mmHg傳感器選配10mmHg、1mmHg傳感器1000-mmHgTransducer10-mmHgTransducer1-mmHgTransducerWithin0.073%fullscaleWithin0.15%ofreadingWithin0.12%ofreading(forlong-termstability) 第二十九頁(yè)第三十頁(yè)，共33頁(yè)。3升杜瓦和專利等溫夾保證72小時(shí)無(wú)須添加液氮測(cè)定微孔全吸附脫附曲線，專利的等溫夾確保整個(gè)過程樣品管