华南理工催化剂表征作业.docx

催化剂表征第三讲 程序升温分析技术作业:一、通过TPD、TPR技术可以获得催化剂的定性定量性质1.吸附活性中心的数目；2.脱附反应的级数和活化能；3.表面能量分布。4.吸附在固体物质表面不同吸附强度吸附物质的数目；5.附物种的相对数量；6.脱附物种在固体物质表面的吸附强度；7. 金属催化剂的分散度，活性表面积。推导脱附活化能的公式：ACA+C CA 1-=nnm max=1脱附速率：d=kdnmn吸附速率：a=kdCAmnmn总脱吸附数率：=-dndt=d-a设:脱吸附过程中气相不吸附，则a=0 ,反映级数n=1则=-dndt=kdnm-nmddt=kdnm-ddt=kd阿伦尼乌斯公式：kd=Aexp-EdRT则-ddt=Aexp-EdRTT=T0+tdT=dt则：-ddT=Aexp-EdRT-ddT=Aexp-EdRT当T=Tm时到达峰值，d最大dTT=Tm=0T(ddT)T=Tm=0AEaRTexp-EdRT-Aexp-EdRT T=Tm=0EdRTm2-Aexp-EdRTm=0EdRTm2=Ae-EdRTmlnEdRTm2=lnAe-EdRTmlnEd-lnRTm2=-EdRTm+lnAlnEd-(lnR+lnTm2)=-EdRTm+lnA-lnEdRTm+lnEd-lnA-lnR=2lnTm-ln得脱附活化能的公式：EdRTm+lnEdAR=2lnTm-ln实验操作时必须保证试样的大小合适不能过大导致气体脱附的过程中出现影响实验的吸附过程。才能保证TPD、TPR实验在动力学区进行。二、采用TPD法，以氢气为载气进行测定。设：催化剂Ni/Al2O3样品重W, g, 活性组分Ni含量x%；金属的原子量M; H2吸附量 Va,ml则氢原子摩尔数： 2Va/22414 催化剂Ni/Al2O3样品中金属原子的摩尔数： Wx/ M 金属的分散度（D）为表面原子占总体原子的比，则，D=吸附的氢原子数/样品中金属原子的摩尔数= (2Va/22414) M/Wx活性金属的比表面积Sg，即样品中表面金属原子的摩尔数*阿伏伽德罗常数Na*单个原子的表面积/催化剂样品中金属原子的重量,Sg= (2Va/22414). Na/Wx = DNa/M活性组分金属颗粒（晶粒）是球形，或者相当与（等效）球，平均颗粒粒径为d, nm。Ni金属的密度，Sg=SW=6dd=6Sg三、Effect of the preparation method on the performance of CuOMnOxCeO2catalysts for selective oxidation of CO in H2-rich streams, J Li, P Zhu, R Zhou, Journal of Power Sources, 196, (2011), 9590 9598图7分析如图，CuMC-SG和CuMC-HY的两条的H2吸收线的还原峰低于220。温度较低的还原峰是由与二氧化铈的强力结合的锰与铜原子产生的。温度较高的还原峰是由于CeO2表面的CuOx颗粒以及弱连结于CeO2和小体积的二维、三维尺度的铜原子簇形成。CuMC-HY由于其采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成，所以其在257有一个稳定Cu+簇形成的还原峰。而且Cu+是主要的CO吸附于反应活性中心，所以CuMC-HY的CO氧化催化活性高于CuMC-SG。CuMC-CP的TPR谱中只有一个还原峰在214，可见此催化剂中的活性物质与二氧化铈的结合非常弱。CuMC-IM在H2吸收谱中有