【正文】 15 第一節(jié) 工業(yè)催化劑活性評價和動力學研究 連續(xù)攪拌釜式反應器 這種反應器的特點是催化劑床層與攪拌器一體化 ， 在攪拌器高速旋轉下 ， 固體催化劑與反應物會充分接觸及混合 ， 從而消除了反應體系內的溫度和濃度梯度 。 因此 ， 它是一類比較理想的測定催化反應動力學的反應器 。 因此 ， 當通過催化劑床層的催化反應的轉化率很低時 ， 催化劑床層進口和出口物料的組成差別就會小的足以用其平均值來代表全床層的組成 ， 這樣只要用精確的分析方法確定催化劑床層進出口的濃度差 ，便可以求得反應速率與物料濃度 、 反應溫度的微分數(shù)據(jù)（ 即 Δc/Δt 近似為 dc/dt， 并等于反應速率 r） ， 獲得催化反應的動力學方程 。 通常在動力學研究中，積分反應器可分為恒溫和絕熱兩種模式。 下面是幾種最常用的研究催化劑的反應器 。 化工資源有效利用國家重點實驗室 2 第三章 工業(yè)催化劑的研究方法 化工資源有效利用國家重點實驗室 3 第一節(jié) 工業(yè)催化劑活性評價和動力學研究 催化劑的活性測定方法大體上可分為兩類 ， 一類為流動法 ， 另一類為靜態(tài)法 。當然，還要從催化劑的抗毒性、機械強度、物理性質、經(jīng)濟性等多方面綜合考慮。 流動循環(huán)法和催化色譜法主要用于研究反應動力學和反應機理 ?？梢?，這時獲取的反應速度數(shù)據(jù)只能代表轉化率對時空的積分結果，故名積分反應器。 催化劑活性的測定通常是在相同的操作條件下 ，如相同的反應溫度 、 壓力 、 進料空速 、 原料配比等操作條件下測定催化劑的活性 、 選擇性 ， 從而比較催化劑性能的差異 ， 篩選出性能優(yōu)異的催化劑 。 若要得到比較精確 、 準確的催化反應動力學方程 ， 特別是要詳細研究某一催化反應動力學規(guī)律時 ，需要用無梯度反應器 。 另外 ， 反應器出口的物料通常需要冷卻后才能進入循環(huán)泵 ， 而經(jīng)過循環(huán)泵后又要再被加熱到反應溫度 ， 因此 ， 實驗時操作比較復雜 。 化工資源有效利用國家重點實驗室 16 第一節(jié) 工業(yè)催化劑活性評價和動力學研究 總之，催化劑的性能評價和動力學研究的目的是不同的。 ?激光全散射測定法：該法的原理是：波長為 λ， 強度為 Io的單色平行光束照射到含顆粒數(shù)為 N、 粒徑為 d的分散系統(tǒng)時 ， 由于顆粒散射部分入射光 ， 透射光強度 I就會減弱 ， 由實驗數(shù)據(jù)測出不同的入射光波長下的消光值 （ Io/I） ， 就可以反推出顆粒體系粒徑分布的函數(shù) N（ d） 。 第二節(jié) 催化劑的宏觀物理性質測定 化工資源有效利用國家重點實驗室 22 三 、 催化劑孔結構 、 比表面積的測定 通常描述催化劑孔結構特征的有孔徑 、 孔徑分布 、 孔容 、 孔隙率 、 密度等 。 圖 32是 X－射線衍射的示意圖 。 (6) 15%Ni/SBA15。 適合于晶粒在 3200nm的微晶大小的測定 。 俄歇電子 (Ｅ 10ｅＶ )。透射電鏡包括照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、觀察室、照像室等。 此時光子的一部分能量用來克服內層電子的軌道結合能（ EB） ， 余下的能量使成為發(fā)射電子 （ e） 所具有的動能 （ EK） ，這就是光電效應 。 若用光譜儀來分析散射光的光譜 ， 會發(fā)現(xiàn)散射光是由若干不同頻率的成分所組成的 ， 大部分散射光的頻率與原來入射光的頻率 ν 0相同 ， 少部分散射光的頻率發(fā)生了變化 ， 與 ν 0不同 ， 且包含有若干個不同頻率的成分 ， 這部分光稱為拉曼散射 。 化工資源有效利用國家重點實驗室 47 第三節(jié) 催化劑的結構表征（微觀性質） 六 、 程序升溫法 （ TPD、 TPR、 TPO） 分子在催化劑表面發(fā)生催化反應要經(jīng)歷很多步驟 ，其中最主要的是吸附和表面反應兩個步驟 。 （ 2） 應用： 催化劑表面氧化 、 還原性能的研究 。 X光電子能譜 (XPS)法主要獲得的是催化劑的什么信息 ？ 紅外和激光拉曼光譜法在催化劑的研究中可以獲得什么信息 ？ 化工資源有效利用國家重點實驗室 54 。 因此 ， ＭＡＳＮＭＲ已成為催化材料結構表征的重要技術之一 。 其中程序升溫法 （ TPD、 TPR、 TPO） 是一種很好的研究方法 。 化工資源有效利用國家重點實驗室 43 第三節(jié) 催化劑的結構表征（微觀性質） （ 2） 應用： 1） 物質結構的研究； 2） 催化劑表面的研究； 3） 活性中心吸附態(tài)的研究； 化工資源有效利用國家重點實驗室 44 第三節(jié) 催化劑的結構表征（微觀性質） 五 、 熱重分析 (TG)法 熱分析是研究物質在加熱或冷卻過程中其性質和狀態(tài)的變化 ， 并將這種變化作為溫度或時間的函數(shù)來研究其規(guī)律的一種技術 。 第三節(jié) 催化劑的結構表征（微觀性質） 化工資源有效利用國家重點實驗室 37 實際的 X射線光電子能譜儀中的能量關系 : 因此有： 真空能級算起的結合能 ΦSP和 ΦS分別是譜儀和樣品的功函數(shù) EBV與以 Fermi能級算起的結合能 EBF間有： )( SSPKVB ??? ???? EhEE EBV BF S? ? ?E h EBF K SP? ? ?? ?第三節(jié) 催化劑的結構表征（微觀性質） 應用： （ 1） 組分鑒定 （ 固體最表面元素的鑒定 ， 一般 25 nm 的厚度 ） ； （ 2） 價態(tài)分析 （ 由結合能的化學位移變化確定 ） ； （ 3） 半定量分析 （ 峰面積 x 靈敏度因子 ） ； （ 4） 組分間相互作用的研究； （ 5） 反應機理的研究 （ 如反應機理 、 失活機理 、 中毒機理等 ） 。 透射電子圖像分析：研究晶格缺陷 （ 雜位 、 位錯 、 層錯 ） 及晶界 、 晶體包體 、 出溶相等； 電子衍射分析：測定晶胞參數(shù) ， 晶體取向關系等； 會聚束電子衍射分析：測定晶體點群及空間群 ， 研究晶體缺陷等； 能譜分析系統(tǒng)：可進行元素的線分布 、 面分布及單晶化學成分的能譜定量 、 半定量分析 ， 還可進行元素賦存狀態(tài)分析及各種形貌 、 粒度 、 空隙度分析等 。 連續(xù)Ｘ