孔結(jié)構(gòu)--孔容

      工業(yè)用催化劑多數(shù)是多孔性顆粒，是由微小晶?；蚰z粒聚集而成，內(nèi)部含有許多大小不等、形狀各異的微孔。催化劑的孔結(jié)構(gòu)不同時，則造成催化劑的表面積不同，直接影響到反應速率的改變。這是由于孔結(jié)構(gòu)不同時，催化劑表面利用率也就不同，同時影響反應物向孔中的擴散、反應產(chǎn)物向孔外的擴散。此外，催化反應的一系列動力學參數(shù)（如反應級數(shù)、速率常數(shù)、活化能等），催化劑的選擇性、機械強度、耐熱性、使用壽命等都與催化劑的孔結(jié)構(gòu)有關。所以，如何充分了解所制備催化劑的孔結(jié)構(gòu)特性，以如何有效控制催化劑的孔結(jié)構(gòu)，對制得好的催化劑至關重要。

（1）孔容

      1g催化劑顆粒內(nèi)部所有孔的體積總和稱為比孔容積，簡稱為孔容、比孔容或孔體積，以Vg 表示，單位為mL／g?？兹莩Ｓ蓽y得的顆粒密度與骨架密度按下式計算，即：

式中， 1γp 為lg催化劑內(nèi)所有含有孔的顆粒所占的體積； 1γt 為1g催化劑骨架所占的體積，兩者之差即為1g催化劑內(nèi)孔的純體積。

     孔容常用四氯化碳法測定。其基本原理是在一定的四氯化碳蒸氣壓力下，四氯化碳會在催化劑的孔中凝聚并將孔充滿。凝聚了的四氯化碳體積就是催化劑內(nèi)孔體積，產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象所要求的孔半徑rk 和相對壓力pp0 的關系可由開爾文（Kelvin）方程給出，即：

 （1--8）

式中 σ-吸附質(zhì)液體表面張力；

V-吸附質(zhì)液體的摩爾體積；

φ-彎月面與固體壁的接觸角，在液體可以潤濕固體表面時，取φ為0°；

R-氣體常數(shù)；

T-吸附溫度；

p-測定時液面上達到平衡的蒸氣壓；

p0- -大塊平坦液面上的飽和蒸氣壓。

   在室溫， T=25°C 時，液體為四氯化碳的表面張力σ=26.1×10-5N/cm ，摩爾體積V= 197cm3／mol，接觸角φ=0°,rk 與pp0 關系的計算結(jié)果列于表1-10。調(diào)節(jié)四氯化碳的相對壓力p/p0 ，可使四氯化碳只在真正的孔中凝聚，而不在顆粒之間的空隙處凝聚。實驗表明，當相對壓力高于0.95時，會在催化劑顆粒之間也發(fā)生凝聚，使測得的Vg 值偏高，所以通常采用相對壓力p/p0 為0.95。為保持p/p0=0.95, ，推薦采用向四氯化碳中加入13.1％（體積）的十六烷，由監(jiān)測86.9體積四氯化碳和13.1體積十六烷組成的混合二元體系吸附質(zhì)的折射率nD20=1. 457～1.458,，以控制四氯化碳的p/p0=0.95。 。從表1-10看出，這時凝聚液進入的最大孔半徑rk 為40nm。半徑在40nm以下的所有孔都可被四氯化碳所充滿。凝聚在孔中的四氯化碳體積通常就認為是該催化劑的孔容。因此，只要測定四氯化碳在一定溫度下和相對壓力p/p0=0.95 時的平衡吸附量，就可用下式計算催化劑的孔容：

表1-10 rk 與p/p0 的關系

         (1-9) 

式中  W2-  -催化劑樣品吸附四氯化碳的質(zhì)量，,g;

W1-空稱量瓶吸附的四氯化碳質(zhì)量，g；

W.-樣品質(zhì)量，g；

d-實驗溫度下四氯化碳的密度，g/mL。

測定催化劑孔容的裝置如圖1-10所示。

圖1-10 四氯化碳法測定孔容裝置

1-真空干燥器；2-吸附器；3-冰鹽冷阱；4一水銀壓力計；5-干燥塔；6-放空閥

      測定時先向真空干燥中加入200mL四氯化碳-十六烷混合吸附液，10mL四氯化碳液體。用小稱量瓶稱取1～2g經(jīng)450～480℃焙燒1h的催化劑樣品（稱準至0.2mg），置于真空干燥器中，同時放入一已知質(zhì)量的空稱量瓶，以較正吸附在瓶上的四氯化碳質(zhì)量。蓋好真空干燥器，開真空泵抽空到裝有冰鹽的冷阱中凝結(jié)10mL四氯化碳時關閉干燥器上端放空閥，在室溫下放置16h，使四氯化碳在樣品中吸附達到平衡。到時間后打開干燥器，迅速蓋上稱量瓶稱重，然后按式（1-9）計算該催化劑樣品的孔容。

      四氯化碳吸附法適用于測定加氫、脫氫、氧化、催化重整等小球或條狀催化劑及氧化鋁載體的孔容。其絕對誤差為0.005mL／g，對于粉狀分子篩或微球狀流化床催化劑，由于其孔口較小，而四氯化碳分子較大，吸附速率較慢，所得測定結(jié)果的重復性較差，因此常采用水滴定法測定孔容。

     水滴定法是基于微球催化劑的顆粒接近于球形，有很好的流動性。同時，粒子內(nèi)部大量微孔的存在很容易吸水，當加水入催化劑使粒子內(nèi)孔吸水達飽和時，再加入一滴水會使粒子表面覆上一層水膜，由于水表面張力存在，使粒子相互黏結(jié)，失去了流動性，利用這一現(xiàn)象，測定一定質(zhì)量催化劑的吸水量，即可算出催化劑的孔容，即：

                 （1--10）

式中 VH2O 一一消耗水的體積，mL；

W.-樣品質(zhì)量，g。

產(chǎn)品展示

產(chǎn)品詳情：

SSC-PEFC20光電流動反應池實現(xiàn)雙室二、三、四電極的電化學實驗，可以實現(xiàn)雙光路照射，用于半導體材料的氣-固-液三相界面光電催化或電催化的性能評價，可應用在流動和循環(huán)光電催化N2、CO2還原反應。反應池的優(yōu)勢在于采用高純CO2為原料氣可以直接參與反應，在催化劑表面形成氣-固-液三相界面的催化體系，并且配合整套體系可在流動相狀態(tài)下不斷為催化劑表面提供反應原料。

SSC-PEFC20光電流動反應池解決了商業(yè)電催化CO2還原反應存在的漏液、漏氣問題，采用全新的純鈦材質(zhì)池體，實現(xiàn)全新的外觀設計和更加方便的操作。既保證了實驗原理的簡單可行，又提高了CO2還原反應的催化活性，為實現(xiàn)CO2還原的工業(yè)化提供了可行方案。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

SSC-PEFC20光電流動反應池優(yōu)勢：

● 半導體材料的電化學、光電催化反應活性評價；

● 用于CO2還原光電催化、光電解水、光電降解、燃料電池等領域；                

● 微量反應系統(tǒng)，極低的催化劑用量；

● 配置有耐150psi的石英光窗；

● 采用純鈦材質(zhì)，耐壓抗腐蝕；

● 導電電極根據(jù)需要可表面鍍金、鈀或鉑，導電性能好，耐化學腐蝕；

● 光電催化池可與光源、GC-HF901（EPC）、電化學工作站、采樣系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)配合，搭建光電催化CO2還原系統(tǒng)，實現(xiàn)在線實時測試分析。