固体催化剂的常用表征技术课件

1、介绍了固体催化剂的几种常见表征技术，报告者：万皮峰，1，PPT学习交流，多晶x射线衍射，2，PPT学习交流，1，x射线发展史：x射线是波长很短的电磁波，通常位于100A到0.01A波长范围内，因此能量大，透射1895年，德国物理学家罗恩金研究阴极射线，在x射线(1901年获得第一次诺贝尔奖)1912年，德国的劳(Laue)确定了著名的晶体衍射劳的方程式。形成了一个新的领域x射线衍射晶体学。(1914年诺贝尔奖获奖)1913年英国布拉格，以x射线晶体结构分析的基本公式而著名的布拉格公式。测量了NaCl的晶体结构。(1915年诺贝尔奖)，3，PPT学习交流，2，晶体结构和非晶结构，图1-1 NaC

2、l晶体结构，4，PPT学习交流，根据宏对称性，10，4个空间格，7个决策系统，5，PPT学习交流x射线衍射原理Braag方程，衍射的合适条件是2ds in 这就是布拉格方程。图1-2 Braag方程，6，PPT学习交流，晶面，7，PPT学习交流，4，X射线衍射，图1-3 X射线衍射仪的基本结构，8，PPT学习交流，图1-4 X射线衍射仪的基本结构定性分析，图1-5 ZSM-5中的XRD地图，Unit cell :a=19.879，b=20.107，c=13.369，alpha=90，beta=90.67，定性分析，图1-6 ZSM-12中的XRD地图，Unit cell :a=24.8633，

3、b=5.01238，c=24.3275，alpha=90，beta=11根据拉伸程度的不同，方向和结晶度也可能发生变化。14，PPT学习交换，图1-7结晶时间对ZSM-12晶体结构的影响，15，PPT学习交换，图1-8不同Sn负载量的Cu-Sn/-Al2O3催化XRD图，16，PPT学习交流物质的相定量分析任何晶体的每个衍射的强度I与结构系数f系数的平方成正比。表达式的I0是单位截面面积入射光线的强度，V是参与衍射确定的体积，k是比例系数。每个衍射线的强度与v相关，对于混合物，衍射线必须与对应物质的含量相关。17，PPT学习交换，水热法合成ZrO2粉末相分析，合成ZrO2粉末t相(4四方)，m

4、相(单斜)相对含量t相49.44%，m相50.56%。18，PPT学习交流，X射线光电子光谱(XPS)X-ray photo electroon SPECT roscopy，19，PPT学习交流，XPS简介，X射线光电子光谱是重要的表面分析技术之一。不仅能检测表面的化学成分，而且能掌握各元素的化学状态，在化学、材料科学及表面科学中有广泛的应用。x射线光电光谱是瑞典Uppsala大学K.Siegbahn及其同事在最近20年的献身研究中建立的分析方法。20，PPT学习交流，XPS原理光电效应，光电效应取决于Einstein的能量关系，如下：h=EB EK其中光子的频率，EB是内部电子的轨道结合能量

5、，EK是入射光子产生的光电子的动能。实际x射线光电光谱仪的能量关系。也就是说，sp和s分别是分光计和样品的功能函数。，21，PPT学习交流，XPS 630；616300；X射线光电光谱仪，X射线光电光谱仪，22，PPT学习交流，23，PPT学习交流，X射线光电光谱仪(XPS)的应用，图2 图2-5不同焙烧温度下Cu/-Al2O3催化剂表面两种o的峰和XPS图，28，PPT学习交流，自动非表面和多孔分析器，29，PPT学习交换，基本原理：在等温条件下测量材料在不同压力下对气体的吸附量，得到等温线，得到适当的，30，PPT学习交流，国际纯及应用化学联盟(IUPAC)提出的物理吸附等温线分类，31，

6、PPT学习交流，I型等温线的特性，在低相对压力区域气体吸附量迅速增加。这是由微孔充电引起的。后续水平或几乎水平平台显示微气孔已满，没有或很少发生进一步吸附。达到饱和压力时，可能发生吸附物质聚集。这种等温线出现在活性炭、分子筛沸石和一些多孔氧化物等外部表面相对较小的微孔固体中。32，PPT学习交换，类型II和III等温线的特性，类型II等温线通常由非孔或大孔固体生成。点b通常用作单层吸附容量终点的标志。类型III等温线的特点是向相对压力轴挤出。这种等温线在非孔或大孔固体中发生弱气固相互作用时出现，并不常见。33，PPT学习交流，IV等温线的特征，IV等温线是从介孔固体生成的。一般特征是等温线的吸

7、附曲线与解吸曲线不一致，可以观察磁滞环。在P/p0值较高的区域观察平台，有时以等温线的最终旋转向上(未闭合)结束。34，PPT学习交流，v和VI等温线的特征，v等温线的特征是从相对压力轴上升。v型等温线来源于微孔隙和介孔固体上的弱气固相互作用，比较不常见。VI型等温线以吸附过程的阶跃特性闻名。此阶段来自均匀非多孔表面的顺序多层吸附。这种等温线的完整形式不能通过液氮温度下的氮吸附得到。35，PPT学习交换，磁滞循环的原因，36，PPT学习交换，磁滞循环类型，37，PPT学习交换，磁滞循环类型根据IUPAC 13.2节的约定划分四种特性类型，H1型磁滞循环在孔径分布相对窄的介孔材料和大小均匀的球形

8、粒子凝聚体中观察，38，PPT学习交流，磁滞回线类型根据IUPAC 13.2节的安排划分四种特性类型，H2型磁滞回线由一些固体(如一些硅胶)给出。孔直径分布和孔外观可能无法很好地确定。例如，孔直径分布可能比H1类型环更宽。39，PPT学习交换，磁滞回线类型根据IUPAC 13.2节的约定划分四种特征类型，H3磁滞回线是粘土等片状颗粒材料，或楔形孔(裂纹孔)材料，在高相对压力区域中不出现吸附极限。40，PPT学习交换，滞环类型根据IUPAC 13.2节的约定分为4种特征类型，H4滞环出现在具有窄楔形孔的固体中，如活性炭所示，在高相对压力区域中也不出现吸附限制。，41，PPT学习交换，最完整的数据

9、处理方法和模型，非曲面：BET，Langmuir(微孔)，DR，BJH，DH介孔分布：BJH，DH微孔分布：DA (DR理论的扩展图1修改前后分子筛微孔孔径分布，45，PPT学习交流，图2修改前后分子筛微孔孔径分布，46，PPT学习交流，Cu-hysurface area data multipoint bet .5.838 e2m2/G Langmuir surface area.8.662 e m2/g bjh method cumulative desorption surface area 2.075 e02 m2/Gdh method cumulative desorption su

10、rface area.2 . 199 e 02m 2/g t-method external surface area.2.934e02 m2/G t-method微处理器曲面区域.2.904 e2m2/g，Hysurface area data multipoint bet.6.695e2m2/G Langmuir surface area.9.675 E2 m 2/G bjh method cumulative desorption surface area . 2.082 e 02 m2/G DH method cumulative desorption surface area.2.1

11、97e 02 m2/g dr方法微内核区域.8.906 e02 m2/g，47，PPT学习交流，如图1，图2所示：(1)铜变形后，HY分子筛的比表面积，孔溶解减少。(2)在微孔区，如果孔径大于一定值，少量有机酸铜盐可能进入分子筛的孔径，因此微孔区的孔径略有减小。(3)在大孔区，孔体积的减少表明有机酸铜盐更多地进入分子筛的较大孔径。48，PPT学习交流，吡啶吸附红外光谱，49，PPT学习交流，分子内组的振动和旋转能级转移生成：振动-旋转光谱，1，红外光谱方法introduction，辐射分子振动能级转移红外光谱，应用：有机化合物的结构分析。定性：组的特性吸收频率；定量：特征峰的强度；红外光谱和有

12、机化合物结构，51，PPT学习交换，组吸收带数据，52，PPT学习交换，普通组的红外吸收带，特征区域，指纹区域，53，PPT学习交流，傅立叶变换红外光谱仪结构块，干涉仪，吡啶和溶液中的两性资产(如盐酸溶液)在红外光谱中作用于1540cm-1吸收带。吸附在固体表面的丙酸位置，还会形成1540cm-1吸收带。1540cm-1是根据吡啶和丙酸的作用形成的特性吸收带可用于丙酸的特性化。吡啶和溶液中的L酸(如BF3)和固体表面上的L酸作用产生1450cm-1吸收带，因此属于形成Py-L配位复合物的特性吸收带，用于L酸的表征。56，PPT学习交换，热分析，57，PPT学习交换，1，差异热分析，1，基本原理

13、和差异热分析器差异热分析(DTA):在程序控制温度条件下测量样品和基准之间温度差异和温度关系的热分析方法。基准材料(或基准材料，中性):温度测量范围内不会产生热效应的材料(例如-Al2O3、MgO等)。实验过程中，将样品和基准水的温差作为温度或时间的函数连续记录，就成为视差热分析曲线。时差热分析的装置称为时差热分析器。58，PPT学习交换，图5-1视差热分析的原理图1-基准；2-样品；3-无；4-热电偶，图5-2示例和基线的加热曲线，59，PPT学习交换，图5-3 DTA设备示意图，60，PPT学习交流，DIL 402PC型热胀机，61，PPT学习交流，TAS-3，图2中的典型DTA曲线，63，PPT学习交换，TAS-100热分析器创建的TG-DTA曲线，64，PPT学习交换，STA 449 C集成热分析器创建的TG-DSC曲线，65，PPT学习交流，表2热分析中产生热峰值和吸热峰值的常见原因，66，PPT学习交流，(1)定性分析：物质的定性特性和识别，基准：峰值温度、形状和峰值数方法：测量样品DTA曲线与各种化合物的基准(见)DTA曲线比较。标准卡包括：Sadtler实验室发行的卡片约有2000张，由Mackenzie制作的卡片1662张(分为矿物、无机物和有机物三部分)。(2)定量分析标准：峰面积。峰值面积反映物