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催化剂表征与测试工业催化多媒体讲义

表面积孔结构颗粒性质机械性质和热性质本体性质（组成与相结构）表面性质活性催化剂表征与测试催化剂表征与测试

引言三方面的性质：化学组成和结构元素组成、晶相结构和含量、表面组成纹理组织及机械性质纹理组织：颗粒大小和形状、孔结构、表面积、物相间相互排列的方式机械性质：工业应用必备的性质抗磨性能、机械强度、抗热冲击性活性在给定条件下，催化剂促进某种化学转化的能力。催化剂表征与测试

一、孔、内表面、外表面第一节表面积一、孔、内表面、外表面固体催化剂颗粒是微粒子的聚结体。微粒子：10~100?m，多孔固体，孔半径1.5~15nm,中孔或介孔（mesopore)催化剂颗粒：微粒子挤压或粘结生成的有一定强度的颗粒。微粒子之间的空隙形成半径15nm的大孔。多孔材料的分类：(1)微孔材料：孔径2nm，micropores(2)介孔材料：2孔径50nm，mesopores(3)大孔材料：孔径50nm，macropores催化剂表征与测试

一、孔、内表面、外表面LOGO固体催化剂颗粒的孔的形成示意图催化剂表征与测试

0102孔的来源：微粒子固有的孔（中孔和小孔）微粒子间隙的孔（大孔）构成催化剂的颗粒内表面。内表面积：催化剂颗粒内孔隙的表面积。内表面积占催化剂总表面积的95%以上。其中，中孔和小孔占绝大部分。外表面积：催化剂颗粒外表面的面积。高比表面的催化剂：比表面积100~1000m2/g外表面积可以忽略不计。催化剂表征与测试孔、内表面、外表面

三、BET方程催化剂表征与测试1938年Brunauer,Emmett,Teller提出了对Langmuir模型的修正，即：多分子层吸附模型与之相应的吸附等温线方程，即：BET方程

四、BET法测算表面积催化剂表征与测试最常用的方法:N2吸附法BET测定中常用吸附质的表观分子截面积（nm2)吸附质温度K实验值计算值推荐值氮770.1620.1620.162氩770.147?0.0410.1380.138氪770.203?0.0330.1520.202正丁烷2730.448?0.0980.3230.444苯2930.436?0.0980.3200.430

一些典型的工业催化剂的比表面积催化剂表征与测试催化剂或载体用途比表面积,m2/gREHY沸石裂化，载体1000硅胶载体400~600?-Al2O3载体200~350活性碳载体500~1000SiO2-Al2O3裂化，载体200~500Co-Mo/Al2O3加氢脱硫200~300Ni/Al2O3加氢200~300Fe-Al2O3-K2O合成氨10V2O5部分氧化1Pt氨氧化0.01

第二节孔结构（孔隙组织）一、比孔容的测定方法：汞-氦法原理：在体积为V的容器中装满重量为W的催化剂颗粒或粉末，抽真空后，充入氦气，测定出充入氦的体积VHe，即：容器内除去催化剂骨架体积以外的所有空间体积。然后，将氦抽出，并在常压下充入汞，测定出充入汞的体积VHg，即：除去催化剂骨架体积和颗粒中的孔隙体积以后容器中剩余的体积（由于汞对大多数表面不润湿，在常压下不渗入直径14?m的孔）。也就是说，催化剂的孔容：V孔＝VHe－VHg催化剂表征与测试催化剂的比孔容：

”压汞仪01催化剂表征与测试02压汞仪的核心部分示意图03压汞仪测定结果：汞压入曲线汞压入体积－压力曲线汞压入体积－孔径曲线04

汞压入曲线催化剂表征与测试01汞压入曲线示意图02

孔径分布曲线LOGO催化剂表征与测试孔径分布曲线:D(r)-r关系曲线

氮吸附法与压汞法的比较催化剂表征与测试氮吸附法：适用于半径为1.5~20nm的孔压汞法：适用于半径为5nm~75?m的孔两种方法比较：对介孔到不太大的大孔（3~30nm),均能给出较好的结果；两种方法较为吻合。相互补充，相互结合使用比较好

四、氮吸附法与压汞法的比较催化剂表征与测试两种方法得到的孔径分布结果比较

四、氮吸附法与压汞法的比较细孔部分（左半部）－N2吸附法大孔部分（右半部）－压汞法水煤气变换催化剂Fe3O4-Cr2O3孔径分布结果催化剂表征与测试

催化剂表征与测试微孔：孔半径1.5nm活性碳、沸石（分子筛）吸附等温线为I型按照单层吸附模型计算的比表面积很大(2000~3000m2/g),与实际不符I型吸附等温线体系：服从Gurvishch规则不同吸附质的饱和液体吸附体积几乎相等说明：微孔中吸附质是以密度接近于液体的状态存在的。五、微孔体积的测定

五、微孔体积的测