粉末和多孔材料的表征ppt

粉末和多孔材料的表征粉末和多孔材料的表征pptppt Junexx粉末和多孔材料的表征Tony ThorntonandJeffery Kenvin 博士美国麦克仪器公司JunexxSlide2概要 吸附定义 物理吸 附 单层模式 标准等温线 介孔 微孔 高压吸附 化学吸附 表征 静 态化学吸附 脉冲化学吸附 吸附热 程序升温分析 程序升温技术 脱 附热 应用JunexxSlide3吸附吸附 在一个界面层的浓缩吸附物 处 于吸附状态的物质被吸附物 在流动相中的吸附物质吸附剂 发生 吸附的固体物质物理吸附 没有化学键的吸附p sator Psat 制冷剂的 饱和压力p0or P0 被吸附物的饱和压力化学吸附 涉及到化学键的吸附定义物理 吸附化学吸附JunexxSlide4吸附 在相对较低的特定条件下发生的普 遍现象 保持同一性 以物质原始形式吸附在流动相中 放热吸附类似于浓 缩的能量 快速平衡 受限传输 与吸附剂和被吸附物的反应有关 吸附分子可以反应 也可以分解 能量类似于发生化学反应的能量变化 高温条件下活化物理吸附化学 吸附JunexxSlide5吸附 气体分子从气相吸附发到表面 在分子吸附 平衡 失去吸附热 q 接下来从表面脱附 在平衡点 浓缩速率 脱 附速率 在平衡点 恒定的表面覆盖量物理吸附JunexxSlide6吸附 吸附潜力与表面特点有关 表面积模型忽视局部现象的影响 曲面或 粗糙度都可能增强吸附潜力 物理吸附JunexxSlide7吸附 随着系统压力的增加 气体浓度也相应 增加 在表面就会发生多层吸附 单层覆盖量 一个稠密的堆积简 单吸附层 可以用来检测表面积 随着压力的进一步增加 吸附促使 气体在孔里面浓缩 压缩的吸附吸附物就可以被用来表征孔隙度多 层物理吸附JunexxSlide8吸附JunexxSlide9吸附Surface Area Surface Area am AmaAgNnwV NVw n m Monolayer quantity molV m Monolayer volume cm3V g Molar volumeof gasat STP cm3 molN a Avogadro s number6 023x1023molecules molw sample mass g A Cross sectional area of theadsorbate m2表面积的计算这里JunexxSlide10物理吸附 硬件 不锈钢集管 1000 10 1torr转换器 专用真空系统 制冷剂液位 控制 杜瓦瓶寿命长关键点JunexxSlide11物理吸附 硬件 铝集管 1000torr转换器 专用真空系统 制冷剂液位控制 杜瓦 瓶寿命长关键点JunexxSlide12物理吸附 特殊考虑Saturation pressure and temperature for N2or ArSaturation pressureand temperatureforCO2Saturationpressureandtemperaturefor Kr 测量 值p0 由测量p0计算冷却温度 N2的p sat测量值 由测量的计算冷却温度 由计算的温度计算p0 输入冷却 温度 由输入的温度 计算p02satNpN2或者Ar的饱和压力和温度Kr的 饱和压力和温度CO2的饱和压力和温度JunexxSlide13吸附 吸附量vs 压力 压力范围通常在真空值到接近大气压值之间 恒定温度 吸附 量是正常的吸附量 六类等温线 I II andIV型 适合大多数材料 II型 少见 V型 稀少 VI型 高度均一的表面等温线JunexxSlide14JunexxSlide15I型 等温线 单层吸附 微孔填充 微孔孔径50nm 均一表面 多层吸附 随p p0接近1 无限吸附BET等温线JunexxSlide23布鲁诺尔 埃梅特和特勒 斯蒂 芬布鲁诺尔 保罗埃梅特 爱德华特勒 1938年 固定氮实验室 在近5 0年来 第二个最高引用参考表面积N2吸附JunexxSlide24BET假设 多层吸附 非孔 均一表面 第一层的吸附热高于余下的层的吸附热 第二层的和连续的层的吸附热等同于液化热 忽略吸附分子的侧向 相互作用表面积JunexxSlide25BET模型第一层冷凝速率蒸发率裸露 表面的百分数覆盖表面的百分比冷凝速度 脱附速率JunexxSlide26B ET模型所有层JunexxSlide27BET模型表面组分总和总的吸附量多层 可有无限厚度JunexxSlide28布鲁诺尔 埃梅特和特勒II型等温线吸 附量单层能力吸附系数在平衡点的相对压力 P P0JunexxSlide29布 鲁诺尔 埃梅特和特勒线性比表面JunexxSlide30大孔硅上的N N22吸附 无定形 1000 孔 脱附 无滞后环II型JunexxSlide31N N22 BET转化25 7m22 gJunexxSlide32特殊考虑 氪的p0是N2的p01 300 消除 空白空间误差 大约相同量的氪或氮气吸附 无效的空 间 同样的误差 误差与p eV fs成正比 典型N2实验p eis35 220mmHg 典型Kr实验p eis0 01 0 5mmHg 涡轮泵 10torr传感器额外硬件低比表面积材料JunexxSlid e33替代氪气的办法 平衡管消除 空白空间 的误差 快速分析平衡 管设计JunexxSlide34特殊情况 单点表面积线性比表面转化假定单点消除n mJunexxSlide35物理吸附 动态吸附硬件 快速分析 各种材料 高灵敏度 价格低重要特点Junex xSlide36物理吸附 动态吸附 V m用于脱吸峰 简易校准 N2注射 不限于N2吸附 Kr Ar CO2 分析 提示JunexxSlide37物理吸附 特别案例 硬脂酸镁JunexxSlide38物理吸附 硬脂酸镁比表面积JunexxSlide39IV型型 等温线 多层吸附 介孔孔径介于2 50nm 在毛孔里减少饱和压力 滞 后环 形状 曲折介孔材料JunexxSlide40无定形硅 铝上的N N22吸附 无定形 100 孔 脱附 滞后环IV型JunexxSlide41N N22 比表面积转化 215 5m22 gJunexxSlide42MCM 41的上的N N22吸附 介孔硅 40 圆柱孔 脱附 无滞后环IV型JunexxSlide43N N22比表面积转化 926 8m22 gJunexxSlide44标准等温线 单层区域对等温线形状非常 敏感 多层区域对等温线形状不敏感 多层区域与吸附结构无关厚度 多层厚度单层厚度JunexxSlide45t t Plot 经验法则 线性区域的斜率对应面积 从线性区域 的截距可得孔容 建立在比表面积之上JunexxSlide46统计T T型曲线JunexxSlide47统计T T型曲线JunexxSlide48统计T T型曲线JunexxSlide49统计T T型曲线JunexxSlide50The t Method 统计曲线JunexxSlide51The t Method 1000 孔径的硅表面 DFT用于检测单层吸附量JunexxSlide52 The t Method 1000 孔径的硅表面 BET用于检测多层吸附量JunexxSlide53 The t Method 1000 孔径的硅表面 硅烷处理除去OH 1JunexxSlide54The t Method 微孔样品 13X 八面沸石 13X 1000 孔径的硅表面 DFT用于V m外比表面积JunexxSlide55The t Method 介孔样品 MCM41 40 介孔硅 圆柱孔 1000 孔径的硅表面 DFT用于Vm孔面积JunexxSlide56The t Method Mesoporous sample MCM41外比表面积 40 介孔硅 圆柱孔 1000 孔径的硅表面 DFT用于VmJunexxSlide57The t Method Mesoporous sample Silica Alumina外比表面积 110 介孔硅 圆柱孔 1000 孔径的硅表面 DFT用于VmJunexxSlide58The t MethodJunexxSlide59标准等温线 无需n m或V m 在预先选定的相对压力下正常化等温线00 4pp s s 方法JunexxSlide60 s s 方法 40 孔径JunexxSlide61 s s 方法 40 孔径JunexxSlide62毛细凝聚 吸附层 凝聚相 液氮介 孔JunexxSlide63 液压半径 Kelvin方程 吸附层 厚度方程或曲线毛 细凝聚孔径JunexxSlide64BJH计算吸附层与Kelvin方程结合孔宽 直径 孔半径液压半径吸附层厚度JunexxSlide65BJH计算 计算在介 孔里的毛细管冷凝液压半径 圆柱几何是BJH的标准计算 孔径 20 精度降低小于75 圆柱孔的 Kelvin方程表面张力液体摩尔体积液压半径JunexxSlide66BJH计算 计算在介孔里的毛细管冷凝液压半径 液压半径为2D 无限狭缝的宽度狭缝形孔隙的Kelvin方程表面张力 液体摩尔体积液压半径JunexxSlide67BJH示例数据 无定形硅铝 表 面积 214m2 gJunexxSlide68BJH示例数据 无定形硅铝 表面积 214m2 gJunexxSlide69 无定形硅铝 表面积 214m2 gBJH示例数据JunexxSlide70BJH示例数据 无定形硅铝 表面 积 214m2 gJunexxSlide71 无定形硅铝 表面积 214m2 gBJH示例数据JunexxSlide72 介孔硅 比表面积 926 8m2 gBJH示例数据JunexxSlide73 介孔硅 比表面积 926 8m2 gBJH示例数据JunexxSlide74 介孔硅 比表面积 926 8m2 gBJH示例数据JunexxSlide75 介孔硅 比表面积 926 8m2 gBJH示例数据JunexxSlide76 介孔硅 比表面积 926 8m2 gBJH示例数据JunexxSlide77结构 ZSM 5 Na n Al nSi96 n O192 n 27 MFI 结构码 13x Na2 Ca Mg 29 Al58Si134O184 H Y H53 3 Al53 3S138 7O357 3 FAU Structure Code共同结构JunexxSlide78 ZSM 5 Na n Al nSi96 n O192 n 27 MFI Structure Code 13x Na2 Ca Mg 29 Al58Si134O184 H Y H53 3 Al53 3S138 7O357 3 FAU 结构码结构共同结构JunexxSlide79结构 氮气 氩气吸附JunexxSlid e80八面沸石上的N N22吸附 13x H YFAU结构JunexxSlide81 13x H YFAU结构八面沸石上的N N22吸附JunexxSlide82 13x H Y八面沸石上的N N22吸附FAU结构JunexxSlide83Ar在在ZSM 55上的吸附MFI结构 SiO2 Al2O3比 30 55 80 280 87K下得到氩气等温线 重大转型MFI结构JunexxSlide 84Ar在在ZSM 55上的吸附MFI结构 SiO2 Al2O3比 30 55 80 280 87K下得到氩气等温线 重大转型MFI结构JunexxSlide 85微孔 Dubinin Horvath andKawazoe Density FunctionalTheory共同模型一般形式JunexxSlide86 Dubinin Horva th andKawazoe Density FunctionalTheory微孔共同模型狭缝型孔隙几何JunexxSlide87 Dub inin Horvath andKawazoe Density FunctionalTheory微孔共同模型圆柱型孔隙几何JunexxSlide88 Dub inin Horvath andKawazoe Density FunctionalTheory微孔共同模型吸附的积分方程JunexxSlide89ZSM 55孔径分布 Saito Foley模型 圆柱孔几何 氮气 77K Argon 87KH K模型JunexxSlide90ZSM 55孔径分布 Saito Foley模型 圆柱孔几何 氮气 77K Argon 87KH K模型JunexxSlide91ZSM 55孔径分布 Saito Foley模型 圆柱孔几何 氮气 77K Argon 87KH K模型JunexxSlide92 Saito Foley模型 圆柱孔几何 Nitrogen 77K 氩气 87KZSM 55孔径分布H K模型JunexxSlide93ZSM 55孔径分布 Saito Foley模型 圆柱孔几何 Nitrogen 77K 氩气 87KH K模型JunexxSlide94 Saito Foley模型 圆柱孔几何 Nitrogen 77K 氩气 87KH K模型ZSM 55孔径分布JunexxSlide95 Tarazona模型l 圆柱孔几何 氮气 77K Z SM 5 H YDFT模型DFT孔径分布JunexxSlide96DFT模型 Tarazona模型l 圆柱 孔几何 氮气 77K ZSM 5 H YDFT孔径分布JunexxSlide97 圆柱孔氧化物模型 圆柱孔几何 氮气 77K MCM 41DFT模型DFT孔径分布JunexxSlide98DFT孔径分布 圆柱孔氧化物模 型 圆柱孔几何 氮气 77K MCM 41DFT模型JunexxSlide99的麦克公司的Particulate Systems 独立的业务部门 其任务是提高现有产品和针对粒子表征 仪器市场开发新技术 筛选评价每个制造商公布的产品和技术的规 格 以确保产品执行的规定 并加入麦克公司现有的产品组合 Par ticulate Systems提供品质良好的仪器 通过麦克公司完善的销售 分销和服 务网络 为客户提供更广泛的产品 帮助它们解决物质表征方面的 需要 JunexxSlide100Particulate Systems的HPVA高压容积分析仪 压力范围从超高真空到200bars 温 度从低温到500 C 通过恒温浴良好的控制样品的温度 完全自动化的分析和采样 June xxSlide101Particulate Systems的HPVA高压容积分析仪 卓越的数据重复性 单个分析站或 多个分析站同时分析 典型的吸附处理 如氮气 氢气 甲烷 氩 气 氧气 一氧化碳和二氧化碳 全面的数据分析软件可使用微软 的Excel 进行数据和图形处理 软件包括NIST的RefProp数据库23 一次多达4个样本进行分析 JunexxSlide102HPVA 100和和HPVA 100 44组件 多种形式 高压气动操作阀 所有连接管都是由316L不锈钢制成 并都焊接或使用VCR或压控振荡 器连接 所有天然气管道装有2 m的在线过滤器 压力传感器 根据最大的压力单位 传感器是电容压力计型或电子布尔登指数型 在这两种情况下 通过VCR连接器连接 单独的传感器用于计量和监测样品室中的压力 真空系统 包括一个5立方英尺机械泵和一个Pirani真空计 涡轮泵或分子泵是可选 JunexxSlide103HPVA 100和和HPVA 100 44组件 恒温浴 通过冷冻循环浴 提供 保持恒定的操作人员设定的样品的温度 激活单元 对于多系统 HPVA包括一个单独的激活单元 测试前对样品进行干 燥或活化 这个单元是由一个真空系统 加热炉 和一个以1英寸直径的气动阀 连接真空系统的多支管组成 通过附着在样品支架上的分析多支管连接VCO 氦气用来做保护气 炉膛温度可高达500 用常规PID检测器 JunexxSlide104高压容积 分析仪应用 催化剂 沸石 活性炭 碳纳米管 氢化物材料方面 氢 气和天然气储藏 燃料电池和电池组 烟气洗涤器 油气阱JunexxSlid e105HPVA等温线图在20 C时使用氮气分析5A分子筛Isotherm010203 0405060700102030405060708090Ps barsVolume adsorbedper gram STP高压容积分析仪JunexxSlide106HPVA等温线图在30 C时 使用氮气分析碳分子筛Isotherm0204060801001xx0020406080100120 Ps barsVolume adsorbedper gram STP高压容积分析仪JunexxSlide107Isotherm01020304050607 08090100020406080100120Ps barsVolume adsorbedper gram STP高压容积分析仪HPVA等温线图在40 C时使用氮气分析碳 分子筛JunexxSlide108HPVA等温线图在30 40 C时使用氮气分析碳 分子筛的叠加图Isotherm0204060801001xx0020406080100120Ps bar sVolume adsorbedper gram STP3040高压容积分析仪JunexxSlide109吸附 在相对较低的 特定条件下发生的普遍现象 保持同一性 以物质原始形式吸附在流动相中 放热吸附类似于浓 缩的能量 快速平衡 受限传输 与吸附剂和被吸附物的反应有关 吸附分子可以反应 也可以分解 能量类似于发生化学反应的能量变化 高温条件下活化物理吸附化学 吸附JunexxSlide110JunexxSlide111催化剂 载体 氧化铝 氧化硅 碳 沸石 金属源 盐或合成物 金属沉积 浸沚 涂覆 化学气相沉积 溅射 煅烧 可选 把盐或合成物分解成金属氧化物 往往被视为固定金属氧化物到载体表面必要的手段 活化 把盐 合成物或氧化物转换到活化相典型制备JunexxSlide112催化 剂 载体 氧化铝 金属源 氯铂酸盐 金属沉积 涂覆 焙烧 把盐分别并把氯从表面除去 活化 减少PtO x 成活化相氧化铝上Pt的制备JunexxSlide113催化剂 氧化 铝上的铂氧化物 分散 制备的效率 金属表面积 活化位的数目 晶体尺寸 这仅仅是所需的一小部分信息氧化铝上P t的表征JunexxSlide114 焙烧 可选 消除残余的氯并从载体上除去 脱气 可选 从载体上除去水 防止水蒸气 活化 用氢气把铂氧化物还原成铂金属 惰气吹扫 把 化学 吸附的氢从活化的铂表面除去 化学吸附 把活性探针 H2或CO 吸附在Pt表面 反应 选择性地把反应探针和活化表面反应去尽量减少杂散吸附 例如氢 氧 氢滴定 经典 化学吸附 表征JunexxSlide115 两个不同的相 Pt2 PtO 主要相 在100 C以上还原成Pt Pt4 PtO2 活性非常好的相 在0 C以下还原成PtPt氧化物活化成Pt金属JunexxSlide116Pt氧化 物活化成Pt金属 两个不同的相 Pt2 PtO Pt是体心立方结构 Pt4 PtO2 Pt是立方结构JunexxSlide117 PtO H2 Pt H2O Pt是面心立 方 Pt结构重排Pt氧化物活化成Pt金属JunexxSlide118Pt氧化物活化 成Pt金属 PtO H2 Pt H2O Pt是面心立方 Pt结构重排JunexxSlide1 19被负载的Pt PtO H2 Pt H2O Pt结构重排类似于被负载的PtO的过 程JunexxSlide120考虑 活化温度 活化时间 吸附分子的作用 最 好的探针分析 探针与活性金属的相互作用 氧化铝晶体上形成各种 各样的PtJunexxSlide121考虑 CO化学吸附 化学计量Pt CO H2化学吸附 化学计量2Pt H2 溢出 过量的吸附分子氧化铝晶体上形成各种各样的PtJunexxSlide122基 本的CO化学吸附基本的H2化学吸附H2 O2 H2滴定JunexxSlide123附化学吸附 等温线JunexxSlide124附化学吸附 等温线JunexxSlide125等温线 吸附能与覆盖度无关 物理吸附和化 学吸附 难得到低压数据模型JunexxSlide126等温线 吸附热与覆盖 量成对数减少 物理吸附与化学吸附 碳氢化合物吸附在活性碳的模 型JunexxSlide127 吸附热随覆盖量线性减小 化学吸附 环境模型等 温线JunexxSlide128附化学吸附 等温线JunexxSlide129附化学吸附 应将 不锈钢管 多气体入口 专用真空系统 1100 C炉子 1000和10t orr传感器 流通样品管JunexxSlide130Pt上的CO吸附JunexxSlide13 1总的 弱的等温线JunexxSlide132外推法确定强的化学吸附Junexx Slide133检测强化学吸附的不同方法JunexxSlide134 利用化学势 CO或H2 界面化学相互作用 真空或惰性气体流不有效的除掉强的吸 附探针分子 脉冲化学吸附JunexxSlide135 在惰性载体 He forCO Ar forH2 中脉冲 剂量的 CO或者H2 短的接触时间 快速平衡 成功的 概率 气体选择 议定书 制备脉冲化学吸附JunexxSlide136动态化 学吸附 硬件 不锈钢管 温控 灵活的流动路径 1100 C炉子 多路惰性气体 具有气体混合功能的MFCs重要特点JunexxSlide137Pt表面积 CO化学 吸附JunexxSlide138Pt表面积 H22 O22 H H22滴定JunexxSlide139银表面积Ag s Ag s N2O g Ag s O Ag s N2g氧化亚氮分解JunexxSlide140铜表面积Cu s Cu s N2O g Cu s O Cu s N2g氧化亚氮分解JunexxSlide141注射活性气体体积3 100 syring e volume injected cm ambienttemperature C standardtemperature 273K ambientpressure mmHgstandard temperature 760mmHg std ambAinj syrambstdsyrambstdambstdAT PVVT PwhereVTTPP o active gas JunexxSlide142例 使用10 活性气体的注射量3330 5cm22C273K743mmHg760mmHg 10 27 3743mmHg10 0 5cm0 0453cm22273760mmHg100 syrambstdambstdAinj VTTPPKVK oJunexxSlide143由循环定量环确定的活 性气体的体积3 100 loop volumedosed cm ambienttemperature C standardtemperature 273K ambientpressure mmHgstandard temperature 760mmHg std ambAinj loopambstdloopambstdambstdAT PVVT PwhereVTTPP oactive gas JunexxSlide1443330 5cm22C273K743mmHg760mmHg 10 273743m mHg10 0 5cm0 0453cm22273760mmHg100 loopambstdambstdAinjVTTP PKVK o例 剂量10 活性气体体积JunexxSlide145计算化学吸附的体积131volu me injected cm massof sample area ofpeak iareaof last peakninjiadsifinjifVAVmAwhereVm gAA JunexxSlide146例 CO在含0 5wt Pt的氧化铝上的化学吸附33volumeinjected 0 0453cm massof sample 1g areaoflastpeak volume adsorbed 1 1010 04560 0453xx 04530 090630 000240 93000 0436 0 0 1840 7c0064m18injfadsi iii fads adsVmAVPeakA AA VV 34240 001130 82560 03740 171650 005180 xx0 00910 1 80760 006090 06020 00270 183470 006390 01380 00060 184080 0 06380 01540 00060 1840 006480 79001847JunexxSlide147 金属分 散33 100 100 stoichiometry factorvolume adsorbed cm molar volumeof gasat STP 22414cm molecular weightof themetal a m u metal adsfg MfadsgMVmwD SVwhereSVgV molmw JunexxSlide148例 含0 5 Pt的氧化铝上的分散度 333310 1803cm 22414cm 195 078a m u 0 5 0 1803cm 195 078 1100 100 31 4 22414cm 0 5 fa dsgMSV gVmolmwgDmol JunexxSlide149活性金属表面积 每 克样品 2182332310stoichiometry factorvolume adsorbed cm molar volumeof gasat STP 22414cm Avogardro s number 6 02310molecules mol areas fa mfadsgAmmMSAS NnmwhereSV gV molN 2of active metal atom nmJunexxSlide150例 含0 5wt Pt的氧化铝的活性金属表面积 每克样品 33232222318 210 1803cm 22414cm 6 02310molecules mol0 08nm0 180316 02310 0 080 3882241410fadsgAmssampleSV gVmolNm mMSAnmg JunexxSlide151218233100 10stoi chiometry factorvolume adsorbed cm molar volumeof gasat STP 22414cm weight of activemetal Avogardro s number 6adsm fa mgMfadsgMAV mMSAS NVnmwhereSVgVmolN 232 02310molecules mol areaof activemetal atom nmm 活性金属表面积 每克金属 JunexxSlide152 3323 22231810 1803cm 22414cm 0 5 6 02310molecules mol0 08nm0 18 03100116 023100 0877 52224140 510fadsgMAmmmetalSV gVmolNmMSAg 例 含0 5wt Pt的氧化铝的活性金属表面积 每克样品 JunexxSlide15 3平均晶体尺寸396331010crystallite geometryfactor hemisphere 6 cube 5 specific gravityof theactivemetal g cm activemetal surfacearea pergram ofgmgmFm nmdMSAcm mwhereFMSA 2metal m metalgJunexxSlide154323932 636hemisphere21 09g cm77 52m 6103 6721 09g cm77 52m 10gm metalmetalFMSAgm nmdnmg cmm 例 含0 5wt Pt的氧化铝的平均晶体尺寸JunexxSlide155吸附热JunexxS lide156NH33 化学吸附JunexxSlide157共振态JunexxSlide158等比容线JunexxSli de159等比容的吸附热JunexxSlide160动态技术 程序升温还原 程序 升温氧化 程序升温脱附程序升温分析JunexxSlide161 TPR 检测还 原物种的数量和发生还原的温度动态技术程序升温分析JunexxSlide 162TPR 典型剖面 所收到的 氧化银JunexxSlide163TPR 面 更高比表面氧化银JunexxSlide164TPR 多个氧化态氧化银JunexxSli de165低温TPR 在 40 C下还原C上的PtJunexxSlide166Sub ambient TPR 不能证明Pt是分离的C上的Pt RuJunexxSlide167Dynamic Techniques TPD 通过脱附检测活性位的数目和强度程序升温分析Ju nexxSlide168TP R R O循环 再生催化剂镍催化剂JunexxSlide169TP R R O循环 新 的活性相镍催化剂JunexxSlide170动态技术 TPO 检测 还原物种的数量和发生还原的温度 检测还原的程度程序升温分析Ju nexxSlide171ZSM 5上的NH33 TPDJunexxSlide172ZSM 55上的吡啶 TPDJunexxSlide173ZSM 55上的异丙胺 TPDCH3CHNH2CH3 CH2CHCH3 NH3霍夫曼消除反应JunexxSlide174脱 附热 均一表面不是覆盖量 函数 不会发生再吸附 均一浓度 一级反应动力学 线性温度梯度基本假设假设JunexxSlide175脱附热 Balance onDesorbing SpeciesConvertfrom timeto temperaturefor rateof desorption which gives0expdm dE dV kdtRT d dTd ddtdt dTdT 0expddmkE ddT V RT JunexxSlide176At themaximum rateof desorption rearrange toa convenientformbut isgiven by0222exp0M Mdd dmT TkEEdddT VdT RT RT 2dmE ddtRT 02expMdd dTm MMkE EddTVRTRT 220ddT ddT 脱附热JunexxSlide17 7 rearrange toa convenientformsimplify2ln lnodd mmm dEE VRTT Rk 2ln ln ln2ln ln lnln12lnlnln lnoodd mmm dddmmmdddmmE E VTRT RkEEVTRTR kEETRT RZ 脱附热JunexxSlide1 78JunexxSlide179脱附热JunexxSlide180应用 Pt催化剂 包括Pt C PtRu C PtRulr C 可用程序升温还原来表征氧化物相的数目 脉冲 化学吸附 金属表面积 金属分散度 平均晶体大小燃料电池JunexxSl ide181应用 锰 钴 铋 铁 铜 银 用于氢 氨 甲烷 乙烯 丙烯等的气相氧化 程序升温氧化 程序升温脱附 氧脱附热 氧离解 热部分氧化JunexxSlide182应用 酸性催化剂 如沸石 大量的碳氢 化合物转换汽油和柴油 氨化学吸附 程序升温脱附催化裂化JunexxS lide183应用 硅石 矾土或硅氧化铝上结合了铂 铼 锡等的催化 剂可用于生产氢气 芳香烃和烯烃 用于生产氢气 芳香烃 和烯烃 金属表面积 金属分散度 平均晶 体大小催化重整JunexxSlide184应用 载有贵金属的 通常铂 催化 剂如小孔分子筛 丝光沸石和ZSM 5分子筛 用来转换线性石蜡为支链石蜡 从而提高混合汽油的辛 烷值和价格 程序升温还原 脉冲化学吸附异构化JunexxSlide185应用 催化剂主 要由金属硫化物 镍 钨 钴 钼 组成 加氢裂化催化剂用于加工 含有多芳烃的并且不适合典型催化裂化过程的原料 加氢脱硫和加氢脱氮用于从石油原料中分别除去硫和氮 程序升温还原 脉冲化学吸附氧加氢裂化 加氢脱硫 加氢脱氮Jun exxSlide186应用 含钴 铁等的催化剂 把合成气 一氧化碳和氢气 转换成比甲烷碳氢化合物更大的碳氢化合物 提供含有丰富的氢而 不含硫或氮的碳氢化合物 合成燃料 程序升温脱附 脉冲化学吸附Fi scher Tropsch合成JunexxSlide187概要 压汞仪 理论 硬件 数据 粒度仪 沉降法 激光散色法 电阻法 颗粒粒形分析仪 碳结构分析仪 密度仪 绝对密度 真密度 振实密度 堆密度JunexxSlide188压汞仪JunexxS lide189 确定孔容分布 确定孔隙面积分布 确定堆密度和真密度 确定总孔隙度 固体和粉末样品 孔径范围900微米至0 003微米 孔体积范围0 1cm3 4 0cm3 压汞仪应用分析应用分析JunexxSlide190 孔径是一个压力 函数 需要迫使非润湿性液体进入孔隙 在较低压力下大孔填补 孔容是一个容量函数 电插头确定侵入体积 只需要使用现有的物 理常数 校准电子 标准化材料 压汞仪原理校准和标准化原理校准 和标准化JunexxSlide191 测量压力和电容 因此调整压力和电容 使用标准化的材料确定侵入体积与压力 参考样品或其他参考体积 参考胶囊 压汞仪校准和标准化JunexxSlide192Washburn方程 侵入 力 抵制力 力平衡 Washburn方程24dP AP cos friction d 2cos 4dP d 4cos dP JunexxSlide193池样品池 膨胀计JunexxSlide194低压分析JunexxSlide195高压分析JunexxSli de196 侵入毛孔量随压力的增加而增加 填充大孔 然后小毛孔 毛孔挤压随压力的增加而减少 不同压力下孔的填充和排空引起磁 滞现像 依靠孔形状和结构 侵入和挤压分析磁滞现像JunexxSlide1 97 墨瓶 孔JunexxSlide198 墨瓶 孔JunexxSlide199 侵入和挤压分析 汞流入和流出的毛孔需要一定时间 由Washburn方 程推导力平衡 孔隙曲折可能放缓平衡 平衡时间依赖样本 平衡Ju nexxSlide200平衡时间的影响JunexxSlide201孔径分布JunexxSlide 202侵入或挤压分析 孔分析必须在两项技术范围内 等温线必须充 分平衡 必须根据这两项技术准备好样品 必须使用正确的接触角 有效的接触角 可以计算出侵入汞量和气体吸附分析 协 议气体吸附结果JunexxSlide203有效的接触角 cos cos Hgsaa 有效的接触角 度 在侵入分析过程中使用的接触角 度 A Hg 计算汞侵入总孔面积 m2 g A s B E T 表面积 m2 gJunexxSlide204密度和孔隙率 堆密度 确定充气压力 真密度 确定最大的侵入压力 孔隙度 总体积的孔体积率 基于校准膨胀计体积和膨胀计内汞的质量 100p pbVV 计算JunexxSlide205密度 堆密度和真密度JunexxSlide206氧化铝Intrusion DataSummaryTotal IntrusionVolume1 2166mL gTotal PoreArea305 880m2 gMedian PoreDiameter Volume 0 0171 mMedian PoreDiameter Area 0 0084 mAverage PoreDiameter 4V A 0 0159 mBulk Densityat0 56psia0 6636g mLApparent Skeletal Density3 4454g mLPorosity80 7390 Stem VolumeUsed60 JunexxSlide207孔径分布JunexxSlide208孔径分布Ju nexxSlide209孔径分布JunexxSlide210孔径分布JunexxSlide211颗 粒粒度与分布分析 SediGraph5000 1968 SediGraph II5100 1987 SediGraph III5120 xx Saturn DigiSizer5200 2000 Elzone5380 1998 Elzone II5390 xxX 光透射沉降粒度分析仪高分辨率数字式激光粒度仪颗粒粒度与颗粒 计数分析仪JunexxSlide212 重复性 重现性 可靠性 高通量 预测行 为颗粒粒度与分布分析为什么需要进行颗粒度与分析分析 JunexxS lide213X 光透射沉降粒度分析仪JunexxSlide214颗粒粒度分布 符合经典的粒 度测量理论 斯托克斯理论 颗粒大小决定沉降速度 符合Andreasen Pipette原理 直接质量浓度检测 X射线衰减量与颗粒大小成正比质 量X 光透射沉降粒度分析仪JunexxSlide215颗粒粒度分布X 光透射沉降粒度分析仪 符合经典的粒度测量理论 斯托克斯理论 颗粒大小决定沉降速度 符合Andreasen Pipette原理 直接质量浓度检测 X射线衰减量与颗粒大小成正比质 量JunexxSlide216颗粒粒度分布 符合经典的粒度测量理论 斯托克斯理论 颗粒大小决定沉降速度 类似Andreasen Pipette原理 直接质量浓度检测 X射线衰减量与颗粒大小成正比质 量X 光透射沉降粒度分析仪JunexxSlide217颗粒粒度分布X 光透射沉降粒度分析仪 符合经典的粒度测量理论 斯托克斯理论 颗粒大小决定沉降速度 类似Andreasen Pipette原理 直接质量浓度检测 X射线衰减量与颗粒大小成正比质 量JunexxSlide218X 光透射沉降粒度分析仪 符合经典的粒度测量理论 斯托克斯理论 颗粒大小决定沉降速度 类似Andreasen Pipette原理 直接质量浓度检测 X射线衰减量与颗粒大小成正比质 量颗粒粒度分布JunexxSlide219式斯托克斯公式 189118 ovDg D 粒径 液体粘度 v 沉积粘度 粒 子密度 o 液体密度 g 重力加速度解释JunexxSlide220 检测颗粒 粒度 如高岭土 广泛用于涂料 陶瓷 水泥行业 用于碳酸钙 滑 石粉 高岭土 钛白粉 颜料行业 广泛应用于沉积物和土壤检测方 面 应用矿井 试点实验室 过程控制实验室 质量控制实验室X 光透射沉降粒度分析仪应用JunexxSlide221X 光透射沉降粒度分析仪应用 检测颗粒粒度 如高岭土 广泛用于涂 料 陶瓷 水泥行业 用于碳酸钙 滑石粉 高岭土 钛白粉 颜料 行业 广泛应用于沉积物和土壤检测方面 应用矿井 试点实验室 过程控制实验室 质量控制实验室JunexxSlide222X 光透射沉降粒度分析仪应用 检测颗粒粒度 如高岭土 广泛用于涂 料 陶瓷 水泥行业 用于碳酸钙 滑石粉 高岭土 钛白粉 颜料 行业 广泛应用于沉积物和土壤检测方面 应用矿井 试点实验室 过程控制实验室 质量控制实验室JunexxSlide223X 光透射沉降粒度分析仪应用 检测颗粒粒度 如高岭土 广泛用于涂 料 陶瓷 水泥行业 用于碳酸钙 滑石粉 高岭土 钛白粉 颜料 行业 广泛应用于沉积物和土壤检测方面 应用矿井 试点实验室 过程控制实验室 质量控制实验室JunexxSlide224X 光透射沉降粒度分析仪应用 检测颗粒粒度 如高岭土 广泛用于涂 料 陶瓷 水泥行业 用于碳酸钙 滑石粉 高岭土 钛白粉 颜料 行业 广泛应用于沉积物和土壤检测方面 应用矿井 试点实验室 过程控制实验室 质量控制实验室JunexxSlide225 可检测分析范围 之外的粒团 相比其他技术具有更好的分析泥浆的能力 提供了可靠 的分析全尺寸范围300微米 0 1微米 只需要采用现有物理常数作为参数X 光透射沉降粒度分析仪优点好处JunexxSlide226X 光透射沉降粒度分析仪优点好处 可检测分析范围之外的粒团 相比 其他技术具有更好的分析泥浆的能力 提供了可靠的分析全尺寸范围 300微米 0 1微米 只需要采用现有物理常数作为参数JunexxSlide227X 光透射沉降粒度分析仪优点好处 可检测分析范围之外的粒团 相比 其他技术具有更好的分析泥浆的能力 提供了可靠的分析全尺寸范围 300微米 0 1微米 只需要采用现有物理常数作为参数JunexxSlide228X 光透射沉降粒度分析仪优点好处 可检测分析范围之外的粒团 相比 其他技术具有更好的分析泥浆的能力 提供了可靠的分析全尺寸范围 300微米 0 1微米 只需要采用现有物理常数作为参数JunexxSlide229细颗粒 参考材料的粒径分布JunexxSlide