促进型PtMoSiC催化剂的制备、表征及电催化活性

[Article]

https://www.360docs.net/doc/761739615.html,

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )

Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2007,23(1)：92-97

January

促进型PtMoSi/C 催化剂的制备、表征及电催化活性

蔡育芬

刘军民

廖世军?

(华南理工大学化学科学学院,广州510641)

摘要：采用甲醛还原、H 2还原、肼还原三种方法制备了添加硅钼酸的PtMoSi/C 阳极催化剂,并用XRD 、XPS 和TEM 技术对催化剂进行了表征.XRD 表明Pt 粒子呈立方面心晶态结构,TEM 显示PtMoSi/C 催化剂粒径小(3-4nm),分布窄,分散性好.XPS 分析可知Pt 主要以0价,Mo 主要以6价,Si 主要以4价形态存在于催化剂中.同时通过循环伏安法和线性扫描法考察了制备方法和添加硅钼酸对催化剂电化学活性的影响.结果表明,甲醛还原法制备的PtMoSi/C 催化剂(Pt 、Mo 的原子比为3∶1)对甲醇氧化的电化学性能和抗中毒性能优于自制的PtRu/C 和E ?TEK PtRu/C 催化剂,可能是因为添加硅钼酸可以使活性组分的分散度提高,从而提高了催化剂的活性和抗毒性能.

关键词：硅钼酸；直接醇类燃料电池；催化剂中图分类号：O643.36

Preparation,Characterization and Electrocatalytic Properties of Promoted PtMoSi/C Catalysts

CAI Yu ?Fen LIU Jun ?Min LIAO Shi ?Jun ?

(College of Chemistry,South China University of Technology,Guangzhou

510641,P.R.China )

Abstract ：PtMoSi/C nanocatalysts were prepared by chemical reduction using formaldehyde,H 2,and hydrazine as reducing agents,respectively.The nanocompositions were characterized by X ?ray diffraction (XRD),X ?ray photoelectron spectroscopy (XPS),and transmission electron microscopy (TEM).XRD patterns showed a face ?centered cubic crystal structure,and TEM images indicated that the nanoparticles that were uniformly dispersed on carbon were 3-4nm in diameter.XPS analysis revealed that the catalysts contained mostly Pt(0),Mo(VI),and Si(IV).The effects of preparation methods and additives on the catalytic activity were then studied by linear sweep voltammetry (LSV)and cyclic voltammetry (CV).It was found that the PtMoSi/C nanocatalysts (n Pt ∶n M o =3∶1was the optimal ratio of Pt to Mo)prepared using formaldehyde as reducing agent showed higher electrocatalytic activity and better tolerance to poisoning species in methanol oxidation compared with the homemade PtRu/C and the commercial E ?TEK PtRu/C catalysts,and this could be ascribed to the high dispersion of Pt nanoparticles on the carbon by the addition of silicomolybdic acid.

Key Words ：Silicomolybdic acid hydrate ；Direct methanol fuel cells ；Catalyst

Received:June 26,2006;Revised:September 18,2006.English edition available anline at https://www.360docs.net/doc/761739615.html,

Corresponding author.Email:chsjliao@https://www.360docs.net/doc/761739615.html,;Tel:+8620?87113586;Fax:+8620?87112906.国家自然科学基金(20476034)资助项目

?Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica

直接甲醇燃料电池(DMFC)被广泛认为是一种

有可能大规模应用于交通、

通讯、军事和其他移动用途的燃料电池[1].然而DMFC 存在以下突出问题:一是甲醇从阳极透过电解质膜渗透到阴极严重;二是低温下甲醇在阳极上的电催化氧化活性不高,极化

严重,且甲醇的部分氧化中间产物易使电催化剂中毒[2].因此,研制具有良好活性和抗毒性的阳极催化剂是直接甲醇燃料电池研究中最具有挑战性的任务之一.

通过添加促进剂来制备具有良好活性和抗毒性

No.1蔡育芬等：促进型PtMoSi/C催化剂的制备、表征及电催化活性

的催化剂一直是阳极催化剂研制的重要方向,目前被研究过的具有显著促进作用的物质主要是Ru、W、Mo等[3-8].如Kita等[3]发现了Pt?Mo合金对甲醇氧化具有促进作用,且认为这种促进作用不是源于Mo的催化作用而是源于其氧化还原性.Lima等[4]用化学沉积法制备了Pt?Ru?Mo/C催化剂,结果发现其不仅对甲醇的电氧化活性比Pt/Ru催化剂高,且稳定性也要好.G?tz等[5]认为W含量较高时(Pt/Ru/ W的原子比是1∶1∶1.5)催化性能最好,其实验结果显示,当各元素的原子比为1∶1∶1时的三元催化剂对甲醇的催化活性顺序为Pt/Ru/W>Pt/Ru/Mo>Pt/Ru> Pt/Ru/Sn.

迄今关于杂多酸对阳极电氧化的促进作用的研究只有少量报道[2,9-11].我们曾研究了在Pt/C类催化剂中添加硅钼酸、磷钨酸对甲醇的电氧化作用的影响,取得的初步结果表明,杂多酸的添加对催化剂的催化性能和抗毒性能有良好的促进作用[12].本文在此基础上,用三种方法制备了添加硅钼酸的PtMoSi/C阳极催化剂,采用XRD、XPS和TEM表征了其粒子大小和物相结构,通过电化学方法研究了催化剂的活性,比较了制备方法和改变硅钼酸含量对催化剂活性的影响.

1实验部分

1.1PtMoSi/C催化剂制备

Vulcan XC?72R的预处理:首先将XC?72R碳黑加入1.0mol·L-1HNO3溶液中,搅拌煮沸1h,放置8h.抽滤洗涤至中性,在110℃下烘干,研磨后保存.制备方法1,将一定量经过处理的XC?72R碳黑在异丙醇中润湿分散,加入氯铂酸和硅钼酸溶液,恒温80℃搅拌,调节pH值为8-9,加入甲醛,反应3.5 h后静置沉淀.抽滤,80℃下烘干,研磨备用.方法2的步骤同方法1,但还原剂用肼代替甲醛.方法3,如方法1将XC?72R碳黑分散在异丙醇溶液中,加入氯铂酸和硅钼酸溶液,恒温80℃搅拌,使溶剂挥发.将得到的物体放于烘箱中110℃烘干,放入管式炉中,通入H2,200℃还原.所制得催化剂中Pt的含量(质量分数,下同)为20%.为做比较,我们使用方法1制备了Pt?Ru/C(Pt、Ru的原子比为1∶1)催化剂.

1.2测试电极的制备

称取一定量的催化剂,在催化剂中添加少量的Nafion溶液和Teflon乳液,搅匀后均匀涂在1cm×1 cm大小的碳布的一侧,然后在120-160℃下热压成片,制成含Pt约2mg·cm-2,表面积为1.0cm2的碳布电极.

1.3电化学测试

电化学测试在德国Zahner Mebtechnik公司IM6/IM6e电化学工作站上进行,操作软件为Thales.采用三电极体系,铂片为对电极,饱和甘汞

电极Hg/Hg2Cl2(SCE)为参比电极,所测得的电极电位值均为相对于SCE的值.反应在一带有磁搅拌

的恒温反应器(实验室自制)中进行,温度控制精度

为±0.1℃,反应溶液为0.5mol·L-1CH3OH+0.5mol·L-1H2SO4溶液,其中硫酸为支持电解质,在电位为0-1.2V范围内做循环伏安扫描(CV)和线性伏安扫

描(LSV),扫描速率为10mV·s-1,温度为25℃.电化学活性面积的测试在0.5mol·L-1H2SO4溶液中进行,扫描速率为15mV·s-1,温度为25℃.

1.4表征仪器

使用日本岛津的XD?3A型X射线衍射仪测定

催化剂的结构和晶粒度,Cu靶,Ni滤波,射线波长

为0.15418nm,管电压30kV,管电流30mA,扫描

速率4(°)·min-1.XPS电子能谱仪(美国PHI600型ESCA系统),X光源为Mg Kα射线,功率300W,电压15kV,分析面积0.8mm2,以C l s的峰电位284.6 eV为校准荷电,分辨率0.7eV.在荷兰Philips公司的CM300电镜上进行高分辨透射电子显微像分析,加速电压为300kV,采用铜网微栅样品架,样品先在无水乙醇中超声分散,然后负载到样品架上制成电镜样品.

2结果与讨论

2.1催化剂的物性特征

2.1.1XRD

图1为采用不同制备方法得到的PtMoSi/C (20%Pt,n Pt∶n Mo=3∶1)和Pt/C(20%Pt)、XC?72R碳黑的XRD结果.由图可知,25°左右的峰为活性碳(002)晶面的衍射峰.39°、46°、68°处的峰为PtMoSi/C和Pt/ C中Pt衍射峰,分别来自Pt(111)、Pt(200)、Pt(220)晶面,表明Pt粒子呈立方面心晶态结构.与Pt/C相比, PtMoSi/C的谱图上没有出现Mo氧化物的特征衍射峰,可推测掺杂的硅钼酸是以非晶体的形态存在的.根据Sherrer公式:d=kλ/βcosθ,利用Pt(220)晶面来计算Pt金属或其合金粒子大小,发现用甲醛还原得到的催化剂PtMoSi/C粒径最小,为3.5nm,而用甲醛还原得到的催化剂Pt/C粒径为4.2nm,说明添

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007

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加硅钼酸可以使活性组分的分散度提高.同时,由Pt(111)晶面与碳晶面的相对峰高(I Pt /I C )的比例大小来评估Pt 的结晶度,I Pt /I C 越大,说明Pt 的结晶度越高.从图中我们可清楚看到,用甲醛还原得到的催化剂PtMoSi/C 结晶度最低,这预示着其将有更大的活性比表面积和更好的电催化性能.2.1.2XPS

用XPS 对PtMoSi/C(20%Pt,n Pt ∶n Mo =3∶1)和Pt/C (20%Pt)催化剂进行了表征,观察到PtMoSi/C 的XPS 图(图2a)中存在Pt 、Mo 、Si 的峰,其中Si 2p 的电子结合能为103.2eV,说明Si 主要以4价存在于催化剂中.比较PtMoSi/C 和Pt/C 催化剂中的Pt 4f 的结合能(图2b),发现PtMoSi/C 中的Pt 4f 7/2的结合能(71.45eV)略高于Pt/C 中的Pt 相应的结合能(71.35eV),但所升高的数值远小于PtO 和PtO 2中Pt 的结合能,说明Pt 与硅

钼酸之间存在化学作用力,而不是简单的物理混合.由于硅钼酸的存在使Pt 的氧化态升高,但Pt 并未发生价态的变化.图2c 为Mo 3d 的XPS 图谱,显示了Mo 3d 具有双光电子峰,分别为低电子结合能的Mo 3d 5/2(232.2eV)和高电子结合能的Mo 3d 3/2(236.3eV)光电子峰.为了细化此阶段Mo 的存在状态,我们使用XPS PEAK 软件对UIMH XPS 谱图进行了拟合处理.拟合可给出4对Mo 3d 光电子峰,分别对应为Mo(0)、Mo(IV)、Mo(V)、Mo(VI)四个物种,其

中Mo(VI)相对强度为85%,表明Mo 主要以6价形态存在,这与目前普遍接受的MoO 3而非钼原子促进阳极催化剂活性的机理相吻合[12].2.1.3TEM

图3(A 、B)分别是PtMoSi/C 催化剂(20%Pt,n Pt ∶

n Mo =3∶1)低放大倍数(标尺为50nm),高放大倍数(标

尺为10nm)的粒径和分布TEM 照片.照片中灰色的阴影部分是碳载体,其上分布的黑色小颗粒是催化剂粒子.从图中可以看到,催化剂粒子均匀地分布在碳载体上,没有出现明显的团聚现象,而且催化剂粒子的粒径分布窄,平均粒径在(3.0±0.5)nm 左右.2.2催化剂的电化学测试

2.2.1不同制备方法对PtMoSi/C 催化剂电化学活性面积和

性能的影响

固定Pt 和Mo 的原子比为4∶1,考察不同制备方法对PtMoSi/C(含20%Pt)电化学活性面积的影响.图4为采用不同还原剂制得的PtMoSi/C 催化剂在0.5mol ·L -1H 2SO 4溶液中的循环伏安曲线.从图中可以看出用甲醛还原方法得到的催化剂氢脱附面积最大.由于吸附在铂表面的氢的氧化脱附电量为210滋C ·cm -2,对CV 图进行分析,利用经验公式S E

图1(a)肼还原、(b)氢还原、(c)甲醛还原制备的PtMoSi/

C 及(d)Pt/C 和(e)XC ?72R 碳黑的XR

D 图Fig.1XRD patterns of PtMoSi/C prepared by (a)hydrazine,(b)hydrogen,(c)formaldehyde,(d)Pt/C reduced by formaldehyde,and (e)XC ?72R

(C)

图2甲醛还原制备的PtMoSi/C(20%Pt,n Pt ∶n Mo =3∶1)的(a)XPS 全谱图,(b)Pt 4f 的XPS 谱图,(c)Mo 3d 的XPS 谱图

Fig.2XPS of (a)PtMoSi/C (20%Pt,n Pt ∶n Mo =3∶1),(b)Pt 4f for PtMoSi/C and Pt/C,

(c)Mo 3d for PtMoSi/C prepared using

formaldehyde

No.1蔡育芬等：促进型PtMoSi/C 催化剂的制备、表征及电催化活性

Q /(2.10m )(式中S E 为催化剂的电化学活性面积,Q 为电量,单位为库仑,根据铂上氢的脱附峰面积S ,可转换成电量,m 为催化剂表面担载铂的质量,单位为g),可以计算出不同还原剂制备的催化剂中铂的电化学活性面积,结果列于表1.

从表1的分析结果可以看出:甲醛还原得到的催化剂的电化学活性面积最大,比肼还原和H 2还原方法得到催化剂的电化学活性面积分别高出6.8和6.5m 2·g -1.说明催化剂的制备过程中,通过肼还原

和H 2还原方法得到的催化剂中铂的粒径比较大,造成了催化剂的活性面积的降低.这与上述的XRD 结果一致.

同时我们采用线性扫描的方法,考察了不同制备方法和硅钼酸的添加对PtMoSi/C(含20%Pt)甲醇氧化性能的影响,由图5可知,添加硅钼酸得到的催化剂对甲醇的电催化氧化性能要明显优于Pt/C 催

化剂的,而甲醛还原法得到的PtMoSi/C 效果最好.其出峰电流密度(1.05V,175mA ·cm -2),是Pt/C 出峰电流密度的1.3倍.推测硅钼酸的促进作用的可能原因有:一是硅钼酸本身具备氧化性;二是硅钼酸的添加使催化剂表面富含OH 基团,有助于表面吸附的CO 等毒性基团氧化和清除;三是硅钼酸是良好的质子传导体,其添加可改善催化剂层的质子传导性能.

2.2.2不同铂钼原子比对PtMoSi/C 催化剂电化学活性面积

和性能的影响

采用甲醛还原法,改变硅钼酸的添加量,考察不同铂钼原子比对PtMoSi/C(含20%Pt)催化剂电化学活性面积的影响.图6为不同PtMo 的原子比的PtMoSi/C 催化剂在0.5mol ·L -1H 2SO 4溶液

中的循

图3甲醛还原制备的催化剂PtMoSi/C(20%Pt,n Pt ∶n Mo =3∶1)的(A)低放大倍数,(B)高放大倍数的透射电镜照片

Fig.3(A)A low ?magnification,(B)a high ?magnification TEM image of PtMoSi/C (20%Pt,

n Pt ∶n Mo =3∶1)prepared using

formaldehyde

图4不同还原剂制得的PtMoSi/C 催化剂在0.5mol ·L -1

H 2SO 4溶液中的循环伏安曲线

Fig.4CV curves of PtMoSi/C prepared using different reducing agents in 0.5mol ·L -1H 2SO 4solution

Reducing agent Peak area （mA ·V ）Electrochemical active area （m 2·g -1）

formaldehyde 0.1491228.4

hydrogen

0.1149821.9hydrazine

0.11368

21.6

表1不同还原剂制得的PtMoSi/C 催化剂的

电化学活性面积

Table 1Electrochemical active area of PtMoSi/C catalysts prepared using different reducing

agents

图5不同还原剂制得的PtMoSi/C 催化剂对CH 3OH

氧化的线性扫描伏安曲线

Fig.5LSV curves of PtMoSi/C prepared using different reducing agents for methanol oxidation

Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2007

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环伏安曲线.从图中可见当n Pt ∶n Mo =3∶1时,其氢脱附面积最大,据此得到表2中不同Pt 、Mo 的原子比的PtMoSi/C 催化剂的电化学活性面积.由表可知,n Pt ∶n Mo =3∶1时,催化剂的活性面积最大,为37.5m 2·g -1,其次n Pt ∶n Mo =4∶1时,得到的活性面积为28.4m 2·g -1,而n Pt ∶n Mo =5∶1时降到24.9m 2·g -1.这表明适量硅钼酸的添加可以抑制Pt 晶体的生长,有效地提高活性组分Pt 的分散度,这从上面的甲醛还原得到的Pt/C (4.4nm,21.2m 2·g -1)和PtMoSi/C(3.8nm,37.5m 2·g -1)的对比中可得以证明.然而,增大硅钼酸的含量到

n Pt ∶n Mo =3∶2时,PtMoSi/C 催化剂活性面积降到了17.6m 2·g -1,再增大到n Pt ∶n Mo =2∶1时,则变为15.0m 2·g -1.可能的原因是,过量硅钼酸的加入部分地掩盖了Pt 的活性位点,从而使催化剂的活性面积降低.

同时我们采用线性扫描的方法,考察了不同硅钼原子比对PtMoSi/C(含20%Pt)催化剂电化学性能的影响.从图7中可看到Pt 、Mo 原子比为3∶1时,催化剂的电化学性能最好,峰电流密度达到195mA ·cm -2.而增大或减小Mo 原子的比例时,催化活性下

降.这与前面得到的电化学活性面积结果相一致,添加适量硅钼酸可增大催化剂活性面积,提高催化剂的活性,硅钼酸的最适合掺杂量为n Pt ∶n Mo =3∶1.2.2.3自制催化剂PtMoSi/C,PtRu/C 与E 鄄TEK PtRu/C 的

性能比较

将甲醛还原制备的催化剂PtMoSi/C,PtRu/C (20%Pt,n Pt ∶n Mo =3∶1)与商品催化剂E ?TEK PtRu/C 进行电化学性能对比,得到图8.自制的催化剂PtMoSi/C 和PtRu/C 的出峰电流密度为195和170mA ·cm -2,与商品催化剂相比,电流密度分别增大了43与18mA ·cm -2.说明自制催化剂PtMoSi/C 和PtRu/C 对甲醇氧化的电化学性能要好于E ?TEK PtRu/C 催化剂.

图9为自制催化剂PtMoSi/C,PtRu/C 与E ?TEK PtRu/C 在0.6V 下0.5mol ·L -1H 2SO 4+0.5mol ·L -1CH 3OH 溶液中的计时电流曲线图.图中曲线都显示

n Pt ∶n Mo Peak area （mA ·V ）Electrochemical active area

（m 2·g -1）

4∶10.1491228.45∶10.1308124.93∶20.0923317.62∶1

0.07879

15.0

表2不同Pt 、Mo 原子比的PtMoSi/C 催化剂的

电化学活性面积

Table 2Electrochemical active areas of PtMoSi/C electrocatalysts with various ratios of Pt to

图6不同PtMo 原子比的PtMoSi/C 催化剂在0.5

mol ·L -1H 2SO 4溶液中的循环伏安曲线

Fig.6CV curves of PtMoSi/C with various ratios of

Pt to Mo in 0.5mol ·L -1H 2SO 4

solution

图7不同PtMo 原子比的PtMoSi/C 催化剂对CH 3OH

氧化的线性扫描伏安曲线

Fig.7LSV curves of PtMoSi/C with various ratios of

Pt to Mo for methanol

oxidation

图8自制催化剂PtMoSi/C,PtRu/C 与E ?TEK PtRu/C

对CH 3OH 氧化的线性扫描伏安曲线

Fig.8LSV curves of PtMoSi/C,PtRu/C (self ?made),and PtRu/C (E ?TEK)catalysts for methanol oxidation

No.1蔡育芬等：促进型PtMoSi/C 催化剂的制备、表征及电催化活性出一定的电流衰减现象,其原因归结于甲醇催化氧化过程中出现线性吸附的CO 毒化作用.但是自制PtMoSi/C 的衰减速度要小于自制PtRu/C,而自制PtRu/C 中毒速度小于商品催化剂,这些结果表明,自制催化剂PtMoSi/C 和PtRu/C 的抗CO 毒化性能都要优于商品催化剂,而硅钼酸的添加可有效地提高催化剂的活性和稳定性.

3结论

(1)采用甲醛还原、H 2还原、肼还原三种方法制备了添加硅钼酸的PtMoSi/C 阳极催化剂,XRD 和电化学方法测试表明,甲醛还原得到的PtMoSi/C 催化剂粒径最小,电化学活性面积最大,对甲醇氧化性能最好.

(2)采用TEM 和和XPS 表征了PtMoSi/C 粒子大小和物相结构,表明催化剂活性组分颗粒度小(3-4nm),分散均匀,且Pt 与硅钼酸之间存在化学作用

力,而不是简单的物理混合.Pt 主要以0价,Mo 主要以6价,Si 主要以4价形态存在于催化剂中.

(3)采用甲醛还原法,改变硅钼酸的添加量,考察了不同硅钼原子比对PtMoSi/C(含20%Pt)催化剂电化学活性面积和性能的影响,发现硅钼酸的最适合掺杂量为n Pt ∶n Mo =3∶1(原子比).

(4)制备了电化学活性和抗中毒性能均优于E ?TEKPt ?Ru/C 的电催化剂,表明添加适量的硅钼酸是研制具有良好活性和抗毒性能的醇类氧化阳极催化

剂的重要方法之一.

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学版),2005,33:

图9不同催化剂在电位0.6V 的恒电压极化曲线Fig.9Chronopotentiometric curves of catalysts at

0.6V for methanol oxidation

催化剂制备与表征

催化原理考试复习题一概念离子交换法:利用载体表面存在着可进行离子交换得离子,将活性组分通过离子间得变换而附载在载体上得方法。化学键合法:通过化学键(离子键、共价键、配位键)把络合物催化剂与高分子载体相结合得过程。吸附法:利用载体对活性组分得吸附作用来制备负载型催化剂得方法。超均匀共沉淀:就是将沉淀分两步进行,首先制备盐溶液得悬浮层,并将这些悬浮层立即混合成为超饱与溶液,然后由超饱与溶液得到均匀沉淀。二、填空 1、沉淀老化时,颗粒长大方法有:再凝结、凝聚 2、正加法加料时,溶液得PH值由低到高３。竞争吸附时,当反应由外扩散控制时,球形催化剂上活性组分得分布以蛋壳型为益,由动力学控制时,均匀型为益三、简答题 1、固体催化剂制备方法:①原料准备②催化剂(母体)得制备③成型④活化 2、催化剂制备可粗分为:干法与湿法干法包括热熔法、混碾法与喷涂法湿法包括胶凝法、沉淀法(共沉淀法,均匀沉淀法与超均匀沉淀法)、浸渍法、离子交换法、沥滤法。３、催化剂在工业得到应用满足得条件 ★催化性能:具有良好得活性,选择性与稳定性 ★机械性能:有一定得机械强度,合适得形状,颗粒大小与分布 ★有一定得抗毒性能:最好能活化再生,使用寿命长 ★催化剂制备方面:要求原料能稳定供应,制备工艺能适合于大规模工业生产,环境友好,最好无"三废”污染。４、选择原料得基本原则: A原料中要包括催化剂所需要得全部组分,同时也要考虑到原料中得杂质能适合生产中得要求。 B原料中不含对催化剂有害得成分,或对环境有污染得成分Ｃ来源充足,价格便宜Ｄ使用活性组分含量高,用量少得原料。 5、催化剂组成得表示方法: 固体催化剂…主催化剂,助催化剂,载体配合物催化剂~助催化剂与助催化剂酶催化剂:酶蛋白与辅酶

催化剂常用制备方法

催化剂常用制备方法固体催化剂的构成 ●载体（Al2O3 ） ●主催化剂（合成NH3中的Fe） ●助催化剂（合成NH3中的K2O） ●共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3 催化剂制备的要点 ●多种化学组成的匹配 –各组分一起协调作用的多功能催化剂 ●一定物理结构的控制 –粒度、比表面、孔体积基本制备方法： ?浸渍法(impregnating) ?沉淀法(depositing) ?沥滤法(leaching) ?热熔融法(melting) ?电解法(electrolyzing) ?离子交换法(ion exchanging) ?其它方法固体催化剂的孔结构（1）比表面积Sg 比表面积：每克催化剂或吸附剂的总面积。测定方法：根据多层吸附理论和BET方程进行测定和计算注意：测定的是总表面积，而具有催化活性的表面积（活性中心）只占总表面的很少一部分。内表面积越大，活性位越多，反应面越大。（2）催化剂的孔结构参数密度：堆密度、真密度、颗粒密度、视密度比孔容（Vg）：1克催化剂中颗粒内部细孔的总体积. 孔隙率(θ):颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数． (一) 浸渍法 ?通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进行浸渍，然后干燥和焙烧。 ?由于盐类的分解和还原，沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。浸渍法的原理 ●活性组份在载体表面上的吸附

●毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部 ●提高浸渍量（可抽真空或提高浸渍液温度） ●活性组份在载体上的不均匀分布浸渍法的优点 ?第一，可使用现成的有一定外型和尺寸的载体材料，省去成型过程。（如氧化铝，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等） ?第二，可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构待性．如比表面、孔径和强度等。 ?第三，由于所浸渍的组分全部分布在载体表面，用量可减小，利用率较高，这对贵稀材料尤为重要。 ?第四，所负载的量可直接由制备条件计算而得。浸渍的方法 ?过量浸渍法 ?等量浸渍法 ?喷涂浸渍法 ?流动浸渍法 1.1、过量浸渍法 ?即将载体泡入过量的浸渍液中，待吸附平衡后，过滤、干燥及焙烧后即成。 ?通常借调节浸渍液浓度和体积来控制负载量。 1.2、等量浸渍法 ?将载体与它可吸收体积相应的浸渍液相混合，达到恰如其分的湿润状态。只要混合均匀和干燥后，活性组分即可均匀地分布在载体表面上，可省却过滤和母液回收之累。但浸渍液的体积多少，必须事先经过试验确定。 ?对于负载量较大的催化剂，由于溶解度所限，一次不能满足要求；或者多组分催化剂，为了防止竞争吸附所引起的不均匀，都可以来用分步多次浸渍来达到目的。 1.3．多次浸渍法 ●重复多次的浸渍、干燥、焙烧可制得活性物质含量较高的催化剂 ●可避免多组分浸渍化合物各组分竞争吸附 1.4浸渍沉淀法将浸渍溶液渗透到载体的空隙，然后加入沉淀剂使活性组分沉淀于载体的内孔和表面 (二) 沉淀法 ?借助于沉淀反应。用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物。经过分离、洗涤、干燥和焙烧成型或还原等步骤制成催化剂。这也是常用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂的一种方法。 ?共沉淀、均匀沉淀和分步沉淀 2.1、共沉淀方法将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一个方法，可以一次同时获得几个活性组分且分布较为均匀。为了避免各个组分的分步沉淀，各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试实验报告(DOC)

广州大学化学化工学院本科学生综合性、设计性实验报告实验课程化学工程与工艺专业实验实验项目化学工程与工艺专业实验专业精细化工班级08精工学号0813020060 姓名赖家雄指导教师及职称梁红教授开课学期2011 至2012 学年第一学期时间2011 年11 月20 日

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试化学化工学院 08精工 0813020060 赖家雄摘要：本实验通过小组设计方案，制备柴油车尾气净化催化剂及其表征和性能进行测试。目的是掌握柴油车尾气处理净化催化剂的制备方法，并了解催化剂的制备过程中影响催化剂性能的各种因素；了解催化剂活性测试方法和仪器的构成和使用方法；学会用X-射线衍射仪（XRD）测定催化剂的晶相结构。学会用FT-IR测定催化剂的结构。预习实验报告了解了柴油车尾气的危害，同时了解沉淀法制备催化剂的主要方法，以氧化铝为载体进行制备。关键词: 柴油车尾气; 危害；催化剂制备方法; 温度：数据处理柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx），还有少量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性烃类有机化合物（VOC）。柴油车排放的污染物和汽油车相比较，汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多，柴油车排气中的PM比较多，近年来因机动车所造成的污染日趋严重，对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法，采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法，其中催化剂的选择是最为关键的因素。实验内容一、实验目的本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al 2O 3 ）为载体制备柴油车尾气净化催化剂，并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响，拟达到如下目的： 1．初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法； 2．学会独立进行实验方案的设计，组织与实施； 3．了解和掌握催化剂的各种制备方法，催化剂活性评价方法及数据处理的方法； 4．了解催化剂比表面积（BET），X射线粉末衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等

固体催化剂表征技术论文

固体催化剂表征技术论文题目X射线衍射仪（XRD）在催化剂表征中的应用征技术中的应用学院专业姓名学号指导教师

X射线衍射仪（XRD）在催化剂表征技术中的应用摘要：本文简单介绍了X射线衍射仪的工作原理，并就其在催化剂研究中的表征技术，对其进行举例说明。关键词：XRD；催化剂；衍射峰；谱图一、XRD的工作原理 ⑴、光的衍射现象光是具有波粒二象性的，X射线也是一种光波，因此它也有波粒二象性。波有衍射现象，所以X射线也会发生衍射现象。 X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。 ⑵、布拉格公式[1] 如果用X射线照射某个晶体，其情况如图所示：图中黑点表示晶体的晶格质点（原子、分子或离子）。当X射线刚好打在晶体最表面一层的质点上时，入射角为θ，会以同样的角度反射出去。当第二束X射线以同样的角度θ打击晶体时，最表面一层若没有质点和它相碰撞，而恰好打在晶体第二层质点上，也会以同样的角度反射出去。同理，其他X射线打在第三层、…等质点上，也是同样的现象。这两束X射线的光程相差应为MB+NB。因此：MB=KBcos(90°‐θ) NB=KBcos(90°‐θ)

所以光程差：MB+NB=2KB cos(90°‐θ)=2K B sinθ,设KB=d，即MB+NB=2dsinθ当光程差刚好为波长的整倍数时，这两个X射线的强度便会得到最大的加强，即nλ=2dsinθ n=0，1，2、… 这就是布拉格公式，θ称为布拉格角。二、X射线衍射仪在催化剂研究中的应用实例（1）高比表面积Cr2O3-α-AlF3催化剂的XRD表征[2] X射线粉末衍射（XRD）实验：在PANalytical公司的X′Pert PRO MPD型X射线衍射仪上进行。以Cu-Kα为射线源，管电压为40kV，管电流为40mA，扫描速率为0. 3（°）?min-1，扫描范围10°~90°(2θ)。对每一步所制备的催化剂进行X射线衍射（XRD）技术表征研究如下：图1.XRD patterns of samples represented in the synthesis procedure DF表示Cr2O3-γ-Al2O3与HF直接氟化图1中，我们发现在填满碳模板（C@Cr2O3-γ-Al2O3）后，γ-Al2O3结晶相没有发生变化。当C@Cr2O3-γ-Al2O3氟化后，从谱图中可清楚地观察到α-AlF3的衍射

催化剂制备方法大全

催化剂制备方法简介 1、催化剂制备常规方法（1）浸渍法 a过量浸渍法 b等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附）（2）沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂加到盐溶液为正，反之为倒加） a单组分沉淀法 b多组分共沉淀法 c均匀沉淀法（沉淀剂：尿素） d超均匀沉淀法（NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9） e浸渍沉淀法浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。 f导晶沉淀法本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝

光沸石、Y型、X型分子筛。（3）共混合法混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬酐的水溶液和少许石墨）然后送入压片机制成圆柱形，在100 o C烘2h即可。（4）热分解法硝酸盐、碳酸盐、甲酸盐、草酸盐或乙酸盐。（5）沥滤法制备骨架金属催化剂的方法，Raney 镍、铜、钴、铁等。（6）热熔融法合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3；用磁铁矿Fe3O4、KNO3和Al2O3高温熔融而得。（7）电解法用于甲醇氧化脱氢制甲醛的银催化剂，通常用电解法制备。该法以纯银为阳极和阴极，硝酸银为电解液，在一定电流密度下电解，银粒在阴极析出，经洗涤、干燥和活化后即可使用。

钒改性催化剂制备及表征论文

钒改性催化剂的制备及表征摘要：为了提高废水处理的效果，文章以高岭土为载体，制备了负载型的钒改性高岭土催化剂，并通过x射线单晶衍射、傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜等手段对催化剂进行了表征，结果表明：高岭土经改性后，高岭土中的al-o八面体结构部分被破坏，导致结构无序化，高岭土的层间距和比表面积显著增大，改性后的催化剂负载铁离子时催化效果较好。 abstract： v-modified kaolin was prepared using kaolin as the starting materials. xrd， ftir， sem are used to character the v-modified kaolin. the results indicated that， the v- polycations are introduced into the layer of kaolin and such materials show enhanced basal spacing， and surface are stability. 关键词：高岭土；制备表征；钒改性高岭土；催化剂 key words： kaolin；preparation；characterization；v- modified kaolin；catalyst 中图分类号：g633.8 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）33-0011-02 0 引言目前，水污染是世界各国普遍面临的急需解决的问题之一。水处理过程中涉及的催化剂种类较多，主要有均相催化剂（金属盐类）、非均相催化剂（铜系、贵金属系及稀土系列）等，金属盐类

催化剂的制备与表征

一、简答（任选五25）（1）沸石的笼结构；（2）离子交换法制备催化剂；（3）布拉格方程（Bragg衍射条件方程,要求：写出方程，并注明每个字母的物理意义）：(4)催化剂的中毒；（5）载体的作用；（6）简述沉淀法制备催化剂过程的主要影响因素；（7）溶胶——凝胶过程制备催化剂。二、对于下列催化剂反应（15）苯+H2——环己烷请（1）选择一个固体催化剂；（2）写出它的制备过程及方法；（3）表征方法（要求：简要描述所列表正内容）。三、金属分散度是金属催化剂的重要表面性质之一。对于负载型金属催化剂，可以利用测定氢气在金属上的化学吸附量来计算金属组分的分散度，请以H2在载体型铂催化剂上的化学吸附为例，给出Pt的分散度计算公式。提示：一般认为，请以原子态吸附：H2+2M——2M-H 四、蒸汽转化催化剂是以Al2O3为载体，活性组分为NiO.其制备方法为：85%的Al(OH)3 先于1100oC煅烧4h,磨细再与15%的NiO 干混，成型，于1100oC煅烧2h.对4.0g催化剂作还原TG测试（如下图），发现TG曲线有三个失重段，其中：400-500oC失重段，△W=0.8g;760-1000oC失重段，△W=1.3g. 请组成及其含量，并描述分析过程。五、简述电子能谱分析基本原理。下图为三氟乙酸乙酯的C1s XPS光电子能谱。请在图中标出CF3C=OOCH2CH3中每个C原子对应的化学位移六．简述红外技术在催化剂研究中的应用。下图为利用固体红外技术测定固体表面酸性的结果，请简要分析。（e）为粘土REY,(f)为SIO2-Al2O3。实验过程为：150度,1.6×103Pa吡啶下固体催化剂吸附1h后，150 抽空6h，

催化剂制备与表征之欧阳家百创编

催化原理考试复习题欧阳家百（2021.03.07）一概念离子交换法：利用载体表面存在着可进行离子交换的离子，将活性组分通过离子间的变换而附载在载体上的方法。化学键合法：通过化学键(离子键、共价键、配位键)把络合物催化剂与高分子载体相结合的过程。吸附法：利用载体对活性组分的吸附作用来制备负载型催化剂的方法。超均匀共沉淀：是将沉淀分两步进行，首先制备盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立即混合成为超饱和溶液，然后由超饱和溶液得到均匀沉淀。二、填空 1.沉淀老化时，颗粒长大方法有：再凝结、凝聚 2.正加法加料时，溶液的 PH值由低到高 3.竞争吸附时，当反应由外扩散控制时，球形催化剂上活性组分的分布以蛋壳型为益，由动力学控制时，均匀型为益三、简答题 1.固体催化剂制备方法：①原料准备②催化剂(母体)的制备③成型 ④活化 2.催化剂制备可粗分为：干法和湿法

干法包括热熔法、混碾法与喷涂法湿法包括胶凝法、沉淀法(共沉淀法，均匀沉淀法和超均匀沉淀法)、浸渍法、离子交换法、沥滤法。 3.催化剂在工业得到应用满足的条件 ★催化性能:具有良好的活性,选择性和稳定性 ★机械性能:有一定的机械强度，合适的形状，颗粒大小和分布 ★有一定的抗毒性能:最好能活化再生，使用寿命长 ★催化剂制备方面:要求原料能稳定供应，制备工艺能适合于大规模工业生产，环境友好，最好无"三废"污染。 4.选择原料的基本原则： A原料中要包括催化剂所需要的全部组分，同时也要考虑到原料中的杂质能适合生产中的要求。 B原料中不含对催化剂有害的成分，或对环境有污染的成分 C来源充足，价格便宜 D使用活性组分含量高，用量少的原料。 5.催化剂组成的表示方法: 固体催化剂…主催化剂，助催化剂，载体配合物催化剂～助催化剂和助催化剂酶催化剂:酶蛋白和辅酶 6.金属溶解一般选用稀HNO3原因: ★大多数金属(除Au,Pt)可溶解在硝酸中制成硝酸盐 ★NO3在加热时，能除去，不会使之留在催化剂中。 ★节省原料角度，稀硝酸好

催化剂制备与表征

催化剂制备简答题： 36．挤条成型过程中影响催化剂的性能有哪些因素? 粉体颗粒度、混捏时间和方式、水粉比、助挤剂。 37．喷雾干燥、油柱成型的原理是什么? 喷雾干燥成型和油柱成型是利用物料的自身表面张力、收缩成微球或小球。原理：前者是把料浆高速通过喷头(雾化器)将原料浆液分散成雾滴,并用高温气流干燥雾滴，失水成干燥微球；后者是将溶胶滴入油类中，利用介质和溶胶本身的表面张力将物料切割成小滴并收缩成小球。 38．连续流动搅拌反应器和活塞流反应器（无体积变化）的速率公式推导。 (1)连续流动搅拌反应器从反应的稳态料平衡分析：反应物进入反应器的流速=反应物离开反应器的流速+ 反应物反应速率 Q 0：反应物体积进料速度；W ：反应器中催化剂的重量； C 0和C ：反应物进入和流出反应器的摩尔浓度 r ：单位重量催化剂上的总反应速率。则上述物料平衡式可表述为Q 0C 0=Q 0C+rW 所以r=(C 0-C)Q 0/W 另一方面，速率也可以按单位催化剂体积来表示，在这种情况下r=(C 0-C)Q/V 式中V 为反应器中所盛催化剂的体积。测量进料和出料中反应物浓度的变化，即可求得反应速率。 (2)活塞流反应器在理想的活塞流反应器中，假定没有轴混，而且无浓度或流体速度的径向梯度，只是流体的组成随流动的距离而变化，所以须分析微分体积元dV 中的物料平衡。参照图，对微分体积元dV ，设 F ：反应物的摩尔流量；V ：催化剂体积；r ：单位催化剂体积的反应速率. 则物料平衡式为F=(F+dF)+rdV 由此可得出r= -dF/dV 设F 0为反应物进入反应器的摩尔进料速率，x 为转化率，如果在反应时无体积改变，则 F ＝F o (1一x)，r= - dF/dV=F 0×dx/dV 对截面为S 的管式反应器，dV ＝Sdl ，dl 为微分圆柱形体积元的厚度，则 F r 与CSTR 相反，PFR 不能直接测量反应速率，只有在转化率小到可以用x 代替dx 时才给出速率的直接测量。这实际上意味着使用极少量的催化剂，这种反应器称之为微分反应器。在这种条件下，速率可以由简单的差分方程计算而得然而极小的dx 值在分析上有较大的困难，所以PFR 大都是在较高的转化率的情况下进行实验的，即按积分方式运转。其反应速率随反应器的轴向位置而改变，此时（1）式中停留时间=V/Q 0。将（1）式对整个反应器积分，则得

催化剂制备方法大全

催化剂的制备方法与成型技术总结应用化学系1202班王宏颖 2012080201

催化剂的制备方法与成型技术一、固体催化剂的组成：固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。二、催化剂传统制备方法 1、浸渍法（1）过量浸渍法（2）等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附） 2、沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂加到盐溶液为正，反之为倒加）（1）单组分沉淀法（2）多组分共沉淀法（3）均匀沉淀法（沉淀剂：尿素）（4）超均匀沉淀法（NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9）（5）浸渍沉淀法浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。（6）导晶沉淀法本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝光沸石、Y型、X型分子筛。 3、共混合法混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬

丙烷脱氢催化剂的制备与表征

丙烷脱氢催化剂的制备与表征目前，丙烷脱氢制丙烯催化剂主要分为丙烷直接催化脱氢催化剂和丙烷氧化脱氢催化剂两大类，直接催化脱氢催化剂主要有Cr系催化剂和Pt系催化剂。 Pt系催化剂的制备方法浸渍法浸渍法是将贵金属负载到载体上的最常用的方法，以Pt系催化剂为例：制备单Pt催化剂时，先将Pt的前驱物如(NH4)2PtCl6，H2PtCl6或Pt(acac)2等用去离子水或有机溶剂制备成溶液，采用初湿浸渍法浸渍到载体上，然后再在适当的温度下进行烘干、焙烧和还原；制备Pt-Sn催化剂，可以采用顺序浸渍法，也可采用共浸渍法。顺序浸渍法是分别将Pt、Sn的前驱物制备成溶液，先浸渍一种，烘干后再浸渍另一种。共浸渍法则是将两种前驱物先制备成一种溶液再进行浸渍。浸渍法虽然简单，但不能控制金属颗粒的大小，负载双金属或多金属时不能控制金属颗粒的组成。金属颗粒的大小和组成，与金属前驱体的组成、载体性质以及浸渍方法等都有关。此外采用有机溶剂溶解金属前驱物，在工业生产中还要考虑溶剂的回收问题。离子交换法该方法的原理是利用贵金属前驱物与载体表面的羟基相互作用，例如采用离子交换法制备Pt/SiO2催化剂，SiO2表面存在硅羟基，Pt的四铵络合物[Pt(NH3)4(OH)2]与硅羟基中的质子可以发生离子交换反应得到[Pt(NH3)4]2+，离子交换反应后先将催化剂烘干，然后在500℃下氧化，再用H2还原，制得Pt/SiO2催化剂，其中Pt颗粒的粒径集中分布在1~3 nm。采用离子交换法，也可以将Pt负载到Al2O3载体上，可以选用氯铂酸、氯铂酸铵等化合物作为Pt的前驱物。溶胶凝胶法溶胶凝胶法是制备催化剂的常用方法，一般用于制备金属氧化物催化剂和负载型非贵金属催化剂。该方法制备贵金属催化剂可在一定程度防止贵金属颗粒的烧结。采用溶胶凝胶法制备负载型贵金属催化剂，有以下2种方法：一种是将预先制备好的金属颗粒，直接加入到载体的溶胶凝胶中；另一种方法是将金属盐与制备载体的材料一起成胶或直接加入到制备载

催化剂性能的评价、测试和表征

催化剂性能的评价、测试和表征概述主要内容 ?活性评价和动力学研究 ?催化剂的宏观物理性质测定 ?催化剂微观性质的测定和表征工业催化剂性能评价的目的 ①为应用提供依据 ②为开发制备提供判别的标准 ③基础研究的需要评价内容 ①使用性能活性，选择性，寿命 ②.宏观性能：比表面积，孔结构，形状与尺寸 ③.微观性能：晶相组成，表面酸碱性 ?工业催化剂的性能要求及其物理化学性质 4

催化剂测试

? 催化剂的物理性质的测定，包括宏观物理性质（孔容、孔径分布、比表面等）及微观物理性质（催化剂的晶相、晶格缺陷、微观粒径尺寸等）几个基本概念评价（evaluation ），对催化剂的化学性质考察和定量描述；测试（test ），对工业催化剂物理性质（宏观和微观）的测定；表征（Characterization ），综合考察催化剂的物理、化学的性质和内在联系，特别是研究活性、选择性、稳定性的本质原因。第一节．活性评价和动力学研究活性测定方法：流动法和静态法，流动法用得最多（一般流动法、流动循环法、催化色谱法）本质上是对工业催化过程的模拟流动循环法、催化色谱法多用于反应动力学和反应机理活性测试的目的 a ）由催化剂制造商或用户进行的常规质量控制检验 b ）快速筛选大量催化剂，以便为特定的反应确定一个催化剂评价的优劣。 c ）更详尽的比较几种催化剂 d ）测定在特定催化剂上反应的详尽动力学，包括失活或再生动力学。 e ）模拟工业反应条件下催化剂的连续长期运转活性的表示方法 ? 转化率(X A ) 活性的表示方法 ? 选择性(S) 收率(Y) Y=X A ×S ? ? ? 时空得率（STY ）：每小时、每升催化剂所得产物的量 % 100?= 的起始摩尔数反应物已转化的摩尔数反应物A A X A % 100?=摩尔数已转化的某一反应物的所得目的产物的摩尔数 S % 100?= 起始反应物的摩尔数生成目的产物的摩尔数 Y

催化剂表征技术

催化剂的表征技术;即特性的描述。采用现代科学手段与现代分析仪器，对一种物质进行物理化学鉴定、鉴别等一系列特性及特征的描述。表征用Characterization 来表示。 4.1 电镜技术4.2 X射线衍射4.3 全自动比表面及孔隙度分析仪 4.4 X射线光电子谱(XPS)4.5 热分析技术4.6 激光拉曼技术4.7 程序升温分析技术4.8 红外吸附4.1 电镜技术电镜技术主要用于测量材料的颗粒度、粒径及分散性，可观察到样品表面的微细形态结构。第一代光学显微镜它使人类“看”到了致病的细菌、微生物和微米级的微小物体，对社会的发展起了巨大的促进作用，至今仍是主要的显微工具。第二代电子显微镜 20世纪三十年代早期卢斯卡（E. Ruska）发明了电子显微镜。使人类能“看”到病毒等亚微米的物体，它与光学显微镜一起成了微电子技术的基本工具。第三代扫描探针显微镜（纳米显微镜） 1981年比尼格和罗勒尔发明了扫描隧道显微镜（STM），使人类观察到单个原子。1985年比尼格发明了具有原子分辨率、可适用于非导电样品的原子力显微镜（AFM）。STM与AFM 一起构建了扫描探针显微镜（SPM）系列。使用SPM不仅能观察单个原子或分子，还能操纵单个原子或分子，人们称SPM是纳米世界的“眼”和“手”。比尼格、罗勒尔和卢斯卡分享了1986年的诺贝尔物理奖。 SEM (Scanning Electronic Microscopy) TEM (Transmission Electron Microscope) STM (Scanning Tunnelling Microscope) AFM (Atomic Force Microscope)

催化剂表征方法

催化剂的表征方法之核磁共振法催化剂的表征就是应用近代物理方法和实验技术，对催化剂的表面及体相结构进行研究，并将它们与催化剂的性质、性能进行关联，探讨催化材料的宏观性质与微观结构之间的关系，加深对催化材料的本质的了解。近代物理方法主要包括：X射线衍射技术、色谱技术、热分析析技术、电子显微技术、光谱技术、低电子能谱、穆斯堡尔谱等…… 1 近代物理方法简介 1.1对催化剂的组成分析（体相）化学分析（CA Chemical Analysis ）用于Pt, Pd, Rh等贵金属分析。原子吸收光谱（AAS。X射线荧光光谱（XRF。电感耦合等离子体光谱（ICP）. 1.2组成分析（表面）射线光电子能谱（XPSX）。俄歇电子能谱（AES .分析深度：AES < XPS （表面10个原子层，<3 nm）。灵敏度：AES > XPS （分析取样量在微克级。释谱： XPS?谱和数据分析容易，应用更广。 1.3物相性质（结构）多晶X射线衍射（XRD）――最普遍、最经典的物相性质鉴定手段。反映长程有序度，但对于高分散物相不适用 . 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）――许多无机物固体在中红外区（400- 4000cm- 1）有振动吸收，反映短程有序度 . 拉曼光谱（RAM拉曼散射效应）一一拉曼光谱与红外光谱都能得到分子振动和转动光谱，但分子的极化率改变时才会产生拉曼活性，而红外光谱是偶极矩变化时有红外活性，因此两者有一定程度的互补性。紫外可见光谱（UV-vis）――电子光谱 , 是由分子外层电子或价电子吸收一定能量的光跃迁所产生的 , 给出样品结构的信息 . 核磁共振技术（NMR）适用于含有核磁距的组元，如1H、13C 31P、 27Al 、 29Si. 1.4形貌扫描电子显微镜（SEM :分辨率为6-10nm，放大倍数为2万倍. 透射电子显微镜（TEM :分辨率为0.1?0.2nm,放大倍数为几万?百万倍. 原子力显微镜（ AFM）: 可达到原子级分辨率 . 1.5 负载相（金属）的分散度

铂氧化铝催化剂的制备表征及评价研究

Studies on chlorided Pt/Al 2O 3catalysts:preparation,characterization and n -butane isomerization activity Anand V.Jain,Narayan C.Pradhan,Ajay K.Dalai *,and Narendra N.Bakhshi Catalysis and Chemical Reaction Engineering Laboratories,Department of Chemical Engineering, University of Saskatchewan,Saskatoon,SK S7N5C9,Canada Received 3September 2002;accepted 10December 2002 A series of chlorided Pt/Al 2O 3(both and )catalysts were prepared and characterized for various physicochemical properties.The chloride content of the catalysts was found to increase with chloride treatment time up to a certain level and then decrease owing to prolonged exposure at high temperature.The surface area and pore volume of the catalysts were decreased by chloride treatment.The activity of the prepared catalysts were tested in n -butane isomerization.The platinum content of the catalysts was found to have no e?ect on catalytic activity up to 0.2wt%whereas the chloride content of the catalyst strongly in?uenced the activity and a >20-fold increase in activity was observed on chloriding Pt/Al 2O 3catalysts.The catalyst activity was found to be directly related to its acidity.KEY WORDS:chloriding;Pt/Al 2O 3;ammonia chemisorption;ammonia TPD;Br?nsted acidity;butane;isomerization. 1.Introduction In many important catalytic reactions,such as isomerization,cracking,alkylation,polymerization,etc.,acid sites on the catalyst surface play an important role in the transformations.The acid sites are instrumental in the formation of carbonium ions and subsequent trans-formations of carbon skeletons [1]. Isomerization of straight-chain hydrocarbons to branched hydrocarbons is an important process for the production of clean-burning fuel in the petroleum re?ning industry [2,3].The process is applied for the improvement of octane numbers of light naphtha and also for some individual straight-chain hydrocarbons mostly in the range C 4–C 7.Among individual hydro-carbons,isomerization of n-butane to isobutane is of particular interest as it can be alkylated with isobutene (which can also be obtained from n-butane by dehydro-isomerization)to give the most-desired fuel component,isooctane (2,2,4-trimethylpentane).Isobutene,from iso-butane,is also a key component for the manufacture of methyl tert -butyl ether (MTBE). As a reaction of high commercial importance,isomer-ization of n-butane has been studied extensively over a wide variety of catalysts.It is generally accepted that isomerization reactions should be carried out on a bifunctional catalyst,consisting of a protonating acid function and a hydrogenating/dehydrogenating metal function. The e?ect of platinum loading on the isomerization of n-butane over small crystals of H-beta has been studied [4].Pt–H-beta catalyst demonstrates higher conversion and selectivity to isobutane than H-beta.Based on the product distribution,a mechanism has been proposed for the isomerization reaction which includes hydro-genolysis and dehydrogenation over Pt,and cracking,isomerization and disproportionation over acid sites.Dehydroisomerization of n-butane to isobutene has been studied over Pd/SAPO catalysts [5,6].The activity and selectivity for isobutene have been reported to change with pore size and the highest values are obtained with Pd/SAPO-11having a 10-membered ring opening [6].Dehydroisomerization of n-butane has also been studied over Pt-promoted Ga-substituted silicoalumino-phosphates and the possible formation of Pt–Ga alloy and/or the formation of discrete Pt particles decorated by metallic Ga are invoked to explain the higher dehydrogenation and lower hydrogenolysis activity shown by Pt–Ga–SAPO-11catalyst [7]. Sulfated zirconia catalysts have also been extensively studied for their activity in isomerizing linear alkanes [8–13].The pretreatment of persulfated zirconia in air has been found to enhance its initial activity toward n-butane isomerization [14].The n-butane isomerization activity of sulfated zirconia supported on MCM-41has been improved signi?cantly by the addition of an appro-priate amount of gallium as a promoter [15].The addi-tion of platinum to this catalyst has been shown to exhibit higher steady-state conversion compared with the Pt-free form.Platinum supported on chlorinated alumina and H-mordenite has also been extensively studied for the production of isobutene from n-butane [16–21].However,the acidity of chlorided Pt/Al 2O 3catalyst has not been extensively correlated with the isomerization activity.The present work is concerned Catalysis Letters Vol.86,No.4,March 2003(#2003)221 1011-372X/03/0300-0221/0#2003Plenum Publishing Corporation *To whom correspondence should be addressed.E-mail:dalai@https://www.360docs.net/doc/761739615.html,ask.ca

催化剂表征

催化剂：在化学反应里能改变反应物化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、石化、生化、环保等。催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。催化剂表征：《催化剂表征》是2008年华东理工大学出版社出版的图书，作者是王幸宜。本书介绍了催化剂表征中所采用的各种传统的、经典的以及近代的技术和方法。内容简介：《催化剂表征》以大量的应用实例为根基详细介绍催化剂常用的表征技术。其中对于催化剂微观性质与性能的表征又分为表面性质和体相性质两方面。在此章中，对各种表征技术和方法的适用范围、优点以及缺点作了详细的总结与归纳，同时也对同类表征技术作了详细的比较。第2章至第11章对各种具体的表征技术在催化研究中的应用作了详细介绍，此部分主要以基础理论为辅、以实例为主向读者传达各种表征方法可以用来获取催化剂的何种性质。第12章介绍了目前催化剂表征技术中被认为最有发展前途的原位技术。《催化剂表征》可供从事催化研究的工作者和高等院校催化专业的教师阅读、参考。《催化剂表征》尤其适合催化专业的研究生、本

科生将其作为教材及参考书来使用。目录：第l章催化剂表征第2章低温物理吸附技术第3章电镜技术第4章热分析技术第5章程序升温分析技术第6章多晶x射线衍射技术第7章电子能谱法第8章分子光谱技术第9章紫外漫反射光谱技术第10章核磁共振技术第11章电子顺磁共振技术第12章原位技术参考文献

费托反应催化剂的制备-表征与评价

Fe—Co费托合成催化剂的制备，表征与评价摘要 Fe—Co催化剂经常用共沉淀法来制备，可用来通过CO的氢化合成低碳烯烃。但是催化剂的活性和产物的选择性会随着不同的制备条件和反应条件发生变化，比如Fe/Co组分比，制备催化剂时的pH值和温度，费托合成反应的操作温度计压力，以及助剂和助剂负载量等。该文章主要研究了在固定床微反应器中Fe/Co组分比，制备催化剂时的pH值和温度，费托合成反应的操作温度计压力，以及助剂和助剂负载量等变量对催化剂活性和乙烯、丙烯选择性的影响，反应过程中催化剂相结构的变化。最后发现Fe/Co组分比为3/1，SiO2 wt.%为载体时CO转化率和低碳烯烃选择性较好。这些不同变量的催化剂的表征是用X射线衍射（XRD），热重分析（TGA），插式扫描量热法（DSC），扫描电子显微镜（SEM），N2等温吸附脱附如BET 和BJH 来完成的。前言费托合成(Fischer-Tropsch synthesis，简称“F一T合成”或“费托合成”)是指以CO和H2为原料在催化剂作用下生产碳数分布较宽的烷烃和烯烃等产物的化学反应，并可副产醇、醛、酮、酸和酷等有机含氧化合物。费托合成产物经进一步提质加工可得到优质液体燃料、高级蜡及其他化学品等化工产品。在费托合成中最关键的是催化剂，催化剂不同产品的组成和选择性就不同。通过某种催化剂合成高选择性的低碳烯烃是我们的合成目标之一。Fe-Mn或Co-Mn催化剂是目前研究的比较多的催化剂，研究发现Fe-Mn催化剂对C2-C4高选择性是因为有Fe-Mn尖晶石氧化物的存在，但是在反应过程中由于碳化物的形成，催化剂的寿命比较短。有研究发现Co在费托合成反应中制备低碳烯烃时的渗碳现象要小于Fe。因为受尖晶石的保护，没有被碳包围的金属相是生成C2-C4中必须的活性组分。后来发现，Fe和Co组合形成的合金催化剂对费托合成反应合成气的转化率和产物选择性有较好的影响。这种合金催化剂的催化性能比单个的Co或Fe组成的催化剂的性能要好。但是由于受热力学和动力学因素的研制，低碳烯烃的选择性还是不能较大的提高。本文主要借助XRD、SEM、TEM、N2吸附方法优化了Fe/Co催化剂的制备条件和组成摩尔比，优化了费托合成的反应条件。通过这些影响因素的优化CO转化率和C2-C4选择性有了较大提高，CH4和CO2选择性也有了降低。￥实验部分催化剂的制备 Fe—Co催化剂是用共沉淀法在油包水微乳液中制备的。Fe(NO3)3·9H2O M) 溶液和 Co(NO3)2·5H2O M) 在搅拌下加入体积分数分别为70和30 v/v %的1-丁醇和氯仿的混合液中，以十二烷基硫酸钠（SDS）为表面活性剂。然后将形成的透明溶液继续搅拌老化30h后，搅拌保持温度在30-55℃加入NH4OH (20%)溶液，生成沉淀后通过离心的得到固体，然后再用去离子水和乙醇洗涤，在120℃下干燥12h制得催化剂前驱体，然后将前驱体在静态空气氛围中500℃条件下焙烧6h，升温速率为2℃·min-1，最后制得所需催化剂。通过测试发现Fe/Co 比为3/1时催化剂有最好的活性和选择性。为了测试载体的影响，在组分比为3/1的铁和钴的混合溶液中加入同样量的各种载体（TiO2、SiO2、AL2O3、和La2O5），然后沉淀，测试后发现SiO2 载体的催化性能最好。