2022年催化剂表征方法2.docx

精品学习资源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试验技术，对催化剂的表面及体相结构进行讨论，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明白；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；原子吸取光谱（ 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释谱和数据分析简单，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〕 ——很多无机物固体在中红外区 〔400-4000cm-1〕 有振动吸取，反映短程有序度 .拉曼光谱（ RAM拉, 曼散射效应）—— 拉曼光谱与红外光谱都能得到分子振动和转动光谱，但分子的极化率转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，因此两者有肯定程度的互补性；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取肯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） : 辨论率为 6-10nm ，放大倍数为 2万倍.透射电子显微镜（ TEM） : 辨论率为 0.1 ～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍 .原子力显微镜（ AFM）: 可达到原子级辨论率 .1.5 负载相（金属）的分散度欢迎下载精品学习资源化学吸附（ Chemisorp）：从吸附量、吸附热的角度供应信息； 多晶X射线衍射（ XRD）：从分散相的物相性质角度供应信息；透射电镜（ TEM）：直接观看粒子大小和数目 .对于讨论金属负载型催化剂的制备、老化、烧结、中毒、以及反应动力学有重要意义；1.6 多孔性（比表面、孔径、孔分布）压汞测孔法 : 相宜于测大孔，测定下限 7 nm物理吸附 〔Physisorp〕 〔N2 ，Ar，Xe，⋯〕: 相宜于测部分微孔和介孔，详细范畴为下限： 1.3-1.7nm ，上限为： 20-30 nm；1.7 酸性表征2 核磁共振法2.1 核磁共振法原理如物质的原子核存在自旋，产生核磁矩，核磁矩在外磁场的作用下旋进， 可以求得其旋进角速度为ｗ =ｒB0, 如在垂直于 B0 的方向上施加一个频率在射频范畴内的交变磁场 B，当其频率与核磁矩旋进频率一样时便能产生共振吸取， 当射频场被撤去后，磁场又将这部分能量以辐射的形式释放出来，这就是共振发射；共振吸取和共振发射过程称为核磁共振 〔NMR〕；物质质子的共振频率与其结构（化学坏境）有关，在高辨论率下，吸取峰产生化学位移和裂分，依据这1些变化可以得到物质的结构信息；C、H 是有机化合物的主要组成元素；讨论 H 的核磁共振现象称为氢谱；NMR谱图用吸取光能量随化学位移的变化来表示，所供应的信息包括：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合数、和的数目、所处的化学环境和几何构型的信息；广泛用于多相催化剂结构表征的是 MAS NM；R高辨论率的固体 MAS NMR可以探测分子筛催化剂骨架上的全部元素组成和晶体结构；对于局部结构和几何特性也很敏锐；原位 MAS NMR技术近几年取得了较大的进展，应用于催化剂结13构、催化过程和催化机理的讨论；如 C-NMR能够依据有机物分子的特点化学位移来区分反应物、中间物和产物，很适合通过反应中间物来跟踪反应进程、探究反应机理；欢迎下载精品学习资源2.3 核磁共振在催化讨论中的应用有欢迎下载精品学习资源核磁共振技术适用于含有核磁距的组元，如1H、13C、31P、27Al 、29Si. 其用于欢迎下载精品学习资源1讨论分子筛结构，如确定其骨架结构、骨架脱铝和引入铝对结构的影响；确定 阳离子的位置等；讨论固体酸的得表面性质，如 B酸或L酸；讨论晶体孔道内吸附物的化学状态及催化性质等；采纳 H MAS NM技R术讨论催化剂表面不同结构的羟基；2.4 核磁共振技术表征催化剂的内容核磁共振谱 NMR法可以得到物质的分子结构和运动等信息；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明白；3 核磁表征实例 --NMR活化培烧对 Co-ZSM-5分子筛结构的影响Co-ZSM-5 分子筛催化剂是一种具有较强催化活性的醛氨缩合催化剂，其主要特点是反应条件温顺、择形挑选性高、副产物较少等，但焙烧对分子筛的结构与性能有非常显著的影响，有讨论说明催化剂载体的影响时认为在肯定的焙烧温度下，所得载体的粒径及孔容较好；有的讨论中认为焙烧温度使催化剂的结构发生了较大的变化，影响催化剂各组分之间的相互作用，从而影响了催化性能；仍有的认为活化焙烧温度主要使通过转变催化剂中原子的配位状态和表面酸性来实现；仍有讨论认为肯定的焙烧温度制得的催化剂具有较强的酸性、比表面积等；现采纳 NMR等方法探讨了焙烧对 Co-ZSM-5分子筛催化剂微观结构的影响，并得出了一系列重要结论；3.1 29Si —NMR讨论从图 1 可见， Co-ZSM-5 分子筛的 29Si-NMR谱中存在一个宽峰，此峰随活化焙烧温度分别为 350、450、530、650、750、850℃制得催化剂的 29Si- NMR谱图中化学位移 〔ppm〕 变化的情形如下： -113 ． 27、 -113 ． 31 、-欢迎下载精品学习资源113． 32、-113 ．37、-113 ，38、-113 ．39；此峰属于 si-o-Al 结构单元；随着焙烧温度的逐步上升， si-o-Al 对应的峰强度在逐步削减，这是由于结合在骨架上的 Al 原子不断削减，骨架铝随焙烧温度的上升而逐步脱除下来 形成非骨架铝所造成的；3.2 27Al —NMR讨论不同温度焙烧 Co-ZSM-5的 Al-NMR谱如图 2 所示. 由图 2 可见，谱图中主要有 2 个峰〔A、B〕 峰，这 2 个峰的化学位移 〔ppm〕分别为 A 峰：约 7；B 峰：约 54；上述 2 个峰在活化焙烧温度分别为 350、450、530、650、750、850 C 制得催化剂的 Al-NMR 谱图中化学位移 〔ppm〕变化情形如下： A 峰： 7.58 、7.71 、7.87 、7.39 、6.96 、6.76 ，此峰属于分子筛中六配位 Al 结构单元 〔 八面体结构 〕 共振峰； B 峰： 54． 56、54.73 、55.01 、54.17 、27； 2753.25 、52.82 ，此峰属于分子筛骨架中四配位 Al 结构单元 〔 四周体结构 〕 共振峰；以上数据中可以发觉不同活化温度培烧的 Co-ZSM-5 分子筛中，焙烧；温度为 530 C 时 A 峰、B 峰的化学位移存在一个极大值；焙烧温度大于650；C 后， A 峰在逐步增强， B 峰强度减弱，这可能是由于焙烧温度的上升，导致骨架中的铝不断从骨架上脱除下来，形成骨架以外的含铝物种； 铝在脱出分子筛骨架过程中的形状非常复杂需要进一步探究；3.3 结论用 29Si-NMR、27A1-NMR等分析手段对不同焙烧温度 Co-ZSM-5 分子筛催化剂微观结构进行了讨论，焙烧使分子筛结构发生了较大的变化，当焙烧温度高于 600；C 后，分子筛骨架脱铝明显；焙烧温度高于 750；C 后，分子筛骨架结构随焙烧温度的上升而遭到破坏； Co-ZSM-5 分析筛催化剂最适合的培烧温度范畴在450-600 ； C；4 参考文献[1] 《固体催化剂有用讨论方法》，刘维桥孙桂大编著，中国石化出版社，2000欢迎下载精品学习资源[2] 黄仲涛《工业催化》化学工业出版社 其次版P283-284.[3] 《催化剂表征与测试》 ，J. R. 安得森， K. C. 普拉特著， 1985[4] 《固体催化剂讨论方法》，辛勤主编，科学出版社， 2004[5] 蒋劫 毛东森杨为民卢冠忠焙烧对醛氨缩合催化剂 Co—ZSM一5分子筛核磁共振的影响 [J].欢迎下载。