《催化剂与催化作用》第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散资料讲解.pptVIP

* 优点是不需要高真空设备，方法简单、迅速，缺点是不如BET法准确 * 催化剂的孔结构参数主要取决于密度、比孔容积、孔隙率、平均孔半径、孔径分布等 * 反应物分子在催化剂孔内的扩散，根据分子的平均自由程与孔径大小比值不同，表现出不同的扩散规律。r10^3nm时，流通量与r无关，属相体扩散，阻力主要来自分子间碰撞，不属于细孔内扩散。 * * BET方程 P——吸附平衡时的压力； V——吸附量； P0——吸附气体在给定温度下的饱和蒸气压； Vm——表面形成单分子层的饱和吸附量， C——与吸附热有关的常数。 此等温式被公认为测定固体表面积的标准方法。 * 求比表面的关键，是用实验测出不同相对压力P/P0下所对应的一组平衡吸附体积，然后将P/V(P-P0)对P/P0作图： * BET法测比表面积 比表面积： * N2作为吸附质时的实验条件 应用最广泛的吸附质是N2，其Am值为0.162(nm)2，吸附温度在其液化点77.2K附近，低温可以避免化学吸附。 相对压力控制在0.05一0.35之间，当相对压力低于0.05时不易建立起多层吸附平衡，高于0.35时，发生毛细管凝聚作用。 实验表明，对多数体系，相对压力在0.05—0.35之间的数据与BET方程有较好的吻合。 BET法测比表面积 * 等温方程式名称 基本假定 数学表达式 应用范围 Langmuir q与?无关，理想吸附 化学吸附与物理吸附 Freundlich q随?增加对数下降 V = kp1/n 化学吸附与物理吸附 Tёмкин q随?增加线性下降 化学吸附 BET 多层吸附 物理吸附 各种等温吸附方程式比较 吸附等温线几种基本类型（BDDT分类） Vm Vm B 回顾： * 等温方程式名称 基本假定 数学表达式 应用范围 Langmuir q与?无关，理想吸附 单层化学吸附与物理吸附 Freundlich q随?增加对数下降 V = kp1/n 化学吸附与物理吸附 Tёмкин q随?增加线性下降 化学吸附 BET 多层吸附 物理吸附 各种等温吸附方程式比较 * 回顾：BET法测比表面积 比表面积： * 物理吸附与化学吸附 1 化学吸附类型和化学吸附态 2 吸附平衡与等温方程 3 催化剂表面积的测定 4 催化剂的孔结构和孔内扩散 5 * 催化剂表面积的测定 * 催化剂的表面积 * 2.4.1. BET方程测催化剂的比表面积 BET方程：p/V(p0-p)对p/p0作图得一条直线可以得到 p0是测试温度下的饱和蒸气压，p平衡压力 A. 测定原理和计算方法 * 比表面积： Sg每克催化剂的总表面积（也称比表面积）， Vm每克催化剂表面铺满单分子层时所需吸附质的体积， Am表观分子截面积 * N2作为吸附质时的实验条件 应用最广泛的吸附质是N2，其Am值为0.162(nm)2，吸附温度在其液化点77.2K附近，低温可以避免化学吸附。 相对压力控制在0.05一0.35之间，当相对压力低于0.05时不易建立起多层吸附平衡，高于0.35时，发生毛细管凝聚作用。 实验表明，对多数体系，相对压力在0.05—0.35之间的数据与BET方程有较好的吻合。 BET法测比表面积 * B. 测定面积的实验方法 a) 静态低温氮吸附容量法 * b) 重量法 * 2.4.2. 色谱测比表面积 1-气瓶，2-干燥过滤器，3-稳压阀，4-压力表，5-阻力阀，6-三通阀，7-前混合器，8-冷阱，9-切换阀，10-样品管，11-热交换管，12-热导池，13-后混合阀，14-皂膜流量计 * 物理吸附与化学吸附 1 化学吸附类型和化学吸附态 2 吸附平衡与等温方程 3 催化剂表面积的测定 4 催化剂的孔结构和孔内扩散 5 * 多相催化反应过程的主要步骤 * 2.5.1. 催化剂的孔结构参数 1、催化剂密度 （1）堆密度 （2）颗粒密度 （3）骨架密度 （4）视密度 * 2、比孔容积 1g催化剂中的颗粒内部细孔的总体积 3、孔隙率? 催化剂颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数 CCl4法测定 * 4、平均孔半径 用N个柱形孔代替实际的孔，把它看成是各种长度和半径的孔平均化的结果。 5、孔径分布 考察催化剂颗粒内孔对反应速率的影响，除了孔的总容积和平均半径外，还需知道孔径分布 * 2.5.2. 催化剂的孔内扩散 氢－氮二元体系扩散流通量与催化剂孔径大小关系 * A. Knudsen扩散(微孔扩散) 当气体浓度很低或者催化剂孔径很小时，分子与孔壁碰撞几率高，扩散阻力来自分子与孔壁碰撞 B. 过渡区扩散(介于Knudsen扩散与体相扩散) * C. 构型扩散 含丰富微孔的多孔物质（沸石型分子筛）所特有的扩散形式 D