催化剂的性能评估、检测和表征.ppt

第3章 催化剂性能的评价、测试和表征
*、概述
2、活性评价和动力学研究
3、催化剂的宏观物理性质测定
4、催化剂的微观性质测定和表征
5、若干近代物理方法在催化剂表征 中的应用
催化剂的性能评估、检测和表征
概述
设计和开发的各种催化剂，其性能需要进行各种评价和测试，以便筛选出性能更优的催化剂。
评价催化剂的质量优劣标准各异，主要体现在活性、选择性、使用寿命。
催化剂的性能评估、检测和表征
1、基本概念
评价：是对催化剂化学性质的考察和定量描述；
测试：对催化剂宏观和微观物理性质的测定；
表征：主要从催化剂的活性、选择性、稳定性等方面综合研讨催化剂各种物理的、化学的以及物理化学的诸性能间的内在联系和规律性。
催化剂的性能评估、检测和表征
2、基本方法
一般而言，衡量催化剂的质量和效率，此为，考察还要从催化剂的机械强度、抗毒性、几何物理性质、宏观物理性质和微观物理性质、经济性能等方面加以综合考察。
活性：催化剂的效能高低，是催化剂加快化学反应速率程度的一种量度；
选择性：衡量催化剂抑制副反应能力的大小。
单程寿命：维持一定活性水平的时间；
总寿命：每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间。
催化剂的性能评估、检测和表征
3、考察手段
微分反应器、积分反应器、无梯度反应器 → 测定催化剂活性和动力学研究；
比表面积仪和气相色谱 → 测定比表面积和孔结构；
X射线衍射→ 测定催化剂的相结构；
TEM和SEM→观察催化剂的形貌。
催化剂的性能评估、检测和表征
活性评价和动力学研究
1、活性的测定与表示方法
流动法：反应系统开放，连续或半连续供料；
静态法：反应系统封闭，不连续供料。
催化剂的性能评估、检测和表征

其它参数：
空速 物料的流速与催化剂的体积比值 S-1
时空得率STY 每小时每升催化剂所得产物的量
选择性S=目的产物的量/已转化的某一关键反应物的量
收率R=产物中某一类指定的物质总量/原料中该类物质总量
单程收率=生成目的产物的物质的量/起始反应物的物质的量。
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2、动力学研究的意义和作用
动力学是研究一个化学物种转化为另一个化学物种的速率和机理的分支学科。
目的：得到数学模型，解析反应机理
催化剂的性能评估、检测和表征
3、动力学研究实验室反应器
实验室反应器是催化剂评价和动力测定装置的核心，是大型工业催化反应器的模拟和微型化，目的是建立精确的动力学模型。
：恒温、绝热
惰性固体层
催化剂层
c1
c2
F0
ci
ci-dci
dV
优点：与工业反应器相近，直观；床层长、转化率高；
缺点：温度梯度难以确定，可靠性差。
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特点：与积分反应器相比，床层更短，催化剂量更少、转化率更低。
优点：反应器中的浓度梯度变化小，可以直接测定某一温度小的反应速率；反应器构造简单。
缺点：所得数据为初速度；分析要求精度高。
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