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热分析方法在催化中的应用

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热分析在催化研究中的应用

热分析在催化研究中的应用

4.研究活性组份与载体的相互作用
最初将金属活性组份负载在载体上是为了增加金属 活性组份的有效表面积,而载体被视为惰性物质。但大量 的研究结果表明:载体并非惰性物质,金属活性组份与载体 之间存在相互作用,由于这种相互作用可导致催化剂性能 的差异,因此研究金属活性组份与载体的相互作用,对加深 催化剂和催化反应的认识具有重要意义。研究结果表明, 金属活性组份与载体的相互作用不仅决定于它们本身而且 与金属的分散情况和催化剂制备条件有关。由于这种相互 作用常常表现为金属活性组份热性质的改变或生成新相, 故用热分析来考察金属组份与载体的相互作用是最直观和 有效的方法。刘金香等[10，11]利用热分析方法对不同焙烧 温度下载体和活性金属的相互作用进行了研究。
3.催化剂的还原过程分析
固体催化剂制备方法很多,无论采用哪一种方法制备, 所得到的固体催化剂前体大多是以氢氧化物、氧化物或盐等 形式存在,没有催化活性。为使它们具有催化活性,尚要经焙 烧、还原处理。其处理条件(温度、气氛、时间等)对催化剂 结构和组成是十分重要的。了解催化剂的还原过程对催化剂 的反应活性尤为重要 。Pineau等人[8]利用热分析技术和方 法对Fe3O4的还原过程进行分析，并求算其动力学参数， Piacentini等[9]研究了负载型Pt-Ba催化剂中NOx的还原过程 的分析。
2.催化剂组成确定 固体催化剂的催化性能,主要取决于它的结构和化学 组成。为此,在制备过程中常借助元素分析、原子吸收光谱、 X射线衍射分析等方法来确定催化剂的组成。由于热分析可 以跟踪在各种反应情况下物质的热和量的变化,所以根据催 化剂活性组份的某一特定反应,由其中有关量的变化数据,可 以确定各种各样的催化剂组成。利用这些方法所作的工作包 括但悠梦[5]，胡远芳[6]研究了稀土配合物的热分解过程并求 算了分解过程的动力学, 毛东森等人[7]利用热分析技术对催 化剂TiO2/ZrO2的组成分析。

热分析在催化研究中的应用

热分析在催化研究中的应用
9
差热曲线的应用:
(1). 转变温度的确定 (2). 反应热的确定
H K T T d t K s
a
a
式中: H - 反应热； K - 比例系数；
T - 试样与参比物之间的温差； (T)a - 基线位置；
S - 峰面积
10
2.2. 差示扫描量热法(DSC) 基本原理: 将试样和参比物置于程序控制温度下,通过能量补偿系统保 持二者温差为零, 根据能量补偿系统所输出的功率随温度或时间的变化 关系, 确定试样在所研究温区发生的变化过程中放出或吸收的热量。
TG/DTG曲线的应用:
(1). 确定化合物热分解或蒸发温区
Mass in %
110 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
0
1.0
0.5
0.0
-0.5
DTG
-1.0
-1.5
TG
-2.0
-2.5
-3.0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
log
d dT
对
( 1 ) T
作图，可得一直线，由斜率可求出活化能，截距为反应级数。
log(1 ) log(1 )
17
2.3. 热重法(TG)
基本原理: 热重法是在程序温度控制下, 连续测量试样的质量随温度 或时间变化的一种技术。这种技术常应用于物质的分解、升华、蒸 发、氧化、还原、吸附和脱附等伴随有质量变化的过程。其原理方 框图如下：
英文缩写 TG
EGD EGA HCD DTA DSC MDSC TD TMA DTMA
5
热分析仪的基本构成:
图1. 热分析仪的结构方框图

热分析技术在催化研究中的应用

热分析技术在催化研究中的应用

第四节 热分析技术在催化研究中的应用
例如：下图中(a)、(b)分别为 例如：下图中 、 分别为Cu(NO3)2⋅3H2O和负载在γ-Al2O3上的 和负载在γ 分别为 和负载在 Cu(NO3)2⋅3H2O在空气下分解的 在空气下分解的TG-DTG曲线。从图中 可见， 曲线。 图中(a)可见 可见， 在空气下分解的 曲线 Cu(NO3)2⋅3H2O 的DTG曲线上有两个峰，第一个在 曲线上有两个峰， 温区， 曲线上有两个峰 第一个在90~240oC温区，为表面 温区 吸附水和结晶水脱出。第二个在240~305oC温区，为Cu(NO3)2分解峰。从图 温区， 分解峰。 吸附水和结晶水脱出。第二个在 温区 可见， 曲线上也有两个峰， 中(b)可见， Cu(NO3)2⋅3H2O/ γ-Al2O3 的DTG曲线上也有两个峰，第一个在 可见 曲线上也有两个峰 90~185oC温区，第二个在340~455oC温区，分别为脱水峰和Cu(NO3)2的分解 温区，第二个在 温区，分别为脱水峰和 温区 温区 比较脱水和分解两个温区，发现负载的比非负载的Cu(NO3)2⋅3H2O脱水 负载的比非负载的 峰。比较脱水和分解两个温区，发现负载的比非负载的 脱水 温度降低60 ，而分解温度升高100oC，这就说明活性组分 温度降低 oC，而分解温度升高 ，这就说明活性组分Cu(NO3)2与载体 有强烈的相互作用 这种作用使得Cu(NO3)2与水的结合力减弱，从 的相互作用， 与水的结合力减弱， γ-Al2O3有强烈的相互作用，这种作用使得 而使得脱水温度降低， 稳定性提高，分解温度升高。 而使得脱水温度降低， Cu(NO3)2稳定性提高，分解温度升高。
第四节 热分析技术在催化研究中的应用
例如控制肼分解催化剂 例如控制肼分解催化剂(Ir/Al2O3)焙烧 控制肼分解催化剂 焙烧 温度和还原温度的选择： 温度和还原温度的选择 ： 在制备 Ir/Al2O3 催 化 剂 时 ， 将 载 体 Al2O3 浸渍氯铱酸中， 晾干后， 在 N2 下 浸渍氯铱酸中 ， 晾干后 ， 焙烧以进一步脱水。 焙烧以进一步脱水 。 同时使负载 在载体上的氯铱酸分解为氯化铱。 在载体上的氯铱酸分解为氯化铱 。 如右图 所示 ， 在 TG-DTG 曲线上 出现两次明显失重过程， 出现两次明显失重过程 ， 第一个 在150oC之前 为表面吸附水的脱出； 之前,为表面吸附水的脱出； 之前 为表面吸附水的脱出 第二个出现在240~400oC温区， 为 温区， 第二个出现在 温区 负载的氯铱酸的分解， 负载的氯铱酸的分解，即： H2IrCl6/Al2O3→IrCl3/Al2O3+2HCl↑ ↑ +1/2Cl2↑

热分析法研究SnSO4在催化剂制备中的分解行为

热分析法研究SnSO4在催化剂制备中的分解行为

５ ０℃ ． ｅ ｔ ａ ａ ｓ１ Ｓｗａ ９． ， Ｓ ｈｅｒ ａ ｔｏ ｒ ｕｃ ｓ ｗｅ ｅ Ｓｎ ｎｄ ＳＯ２ Ｋｉ ｅ ｉ ｕ ｔｏ ｓ ５ Ｔｈ ｏｔ １ｍ ｓ ＯＳ ｓ２ ３６ Ｏ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ｐ ｏｄ ｔ ｒ ０２ａ ． ｎ ｔｃｆ ｎｃ ｉ ｎ ｗａ
古
口
定 分解 温度 ，确 定分 解后 价态 ，进 而确定 催化 剂煅 烧 温度 。 萘 醌是 精细 化工 中的 重要原 料 ，广泛 应用 于 医
热重 分析 （ ＴＧ） 是在 程 序 控 制 温 度 下 测 量 物
质质 量 随 温 度 变 化 的 技 术 ＿ ，其 特 点 是 简 单 、方 １ ］ 便 、快 速 、准确 。将 热失 重 曲线 进行 处理 ，可估算
维普资讯
第 ５ 卷 第 ４期 ９ ２０ ０ ８年 ４月
化 工 学 报 ｎｄ ｎ ｉｅ ｒ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉ ｄ ｓ ｒ ａ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ
Ｖ ｏ１ ９ Ｎ ｏ ．５ ．４
ｐｒ ｐ ｒ ｔｏｎ ｃ ｎ ｂｅ ｏ ｉ ｉ ｅ ｅ ａ ａ ｉ ａ ｐｔｍ ｚ ｄ． Ｋ ｅ ｒ ： Ｓｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ＳＯ ４ ｔ ｅ ｍ ａ ｅ ｏ ｐ ｉｉ ｎ； ｋｉ ｅ ｉｓ； ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｌ ｉ ； ｈ ｒ ｌｄ ｃ ｍ ｏｓｔｏ ｎ ｔｃ ｈ ｒ ｌａ ａ ｙｓｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓｎ ｓｒ ｃ ： ＳＯ ４ｉ ｎ ｉ ｐｏ ｔ ｎ ｒ ｓ ａ ｍ ｒ ａ ｔ ｐ ｏｍ ｏ ｅ ａ ａ ｙ ｔｆ ｅ ａ ｉ ａ ｔ ｌ ｎｅ ｑ ｎ ｅ ｗ ｉｈ ｏ ｄ ｔｏｎ ｏ ｔ ｒｏｆｃ ｔ ｌ ｓ ｏｒｐｒ ｐ ｒｎｇ ｎ ｐｈ ｈａ ｅ ｕｉ ｏｎ ｔ ｘｉ ａ ｉ ｆ ｎ ｐｈ ｈａ ｅ ａ ｒ Ｉ ｓ ｈｅ ｍ ａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｉｉ ｎ ｉ ｔｃ ｉ Ｎ ２ｗ ａ ｓ ｕ ｉ ｄ ａ ｔ ｌｎｅ ｂｙ ｉ． ｔ ｔ ｒ ｌ ｅｏ ｏｓｔｏ ｋ ｎｅ ｉ ｓ ｎ ｓ ｔ ｄ ｅ ｗｉｈ ｔ Ｎ ＥＴ ＺＳＣＨ — ＳＴ Ａ ４ ９ ０ ＰＣ ｔ ｅ ｍ ａ ｎａ ｙ ｅ ． ｈ ｒ １ａ ｌ ｚ ｒ ＳｎＳＯ ｔ ｒ ａ ｃ ｍ ｐｏ ｉｉ ｎ ｗａ ｎ ｅ ｄｏ ｈｅ ｍ ｉ ｅ ｃ ｉ ｎ ａ ａ ｎ ｙ ｏｃ ｕｒ ｅ ｔ４５ ｈｅ ｍ １ｄｅ ｏ ｓｔｏ ｓ ａ ｎ ｔ ｒ ｃ ｒ ａ ｔｏ ｎｄ ｍ ｉ ｌ ｃ ｒ ｄ ａ ０—

热分析在催化研究中的应用

热分析在催化研究中的应用

差热曲线的应用:
10
(1). 转变温度的确定 (2). 反应热的确定
H K T T d t K s
a
a
式中: H - 反应热； K - 比例系数；
T - 试样与参比物之间的温差； (T)a - 基线位置；
S - 峰面积
2.2. 差示扫描量热法(DSC)
11
基本原理: 将试样和参比物置于程序控制温度下,通过能量补偿系统保 持二者温差为零, 根据能量补偿系统所输出的功率随温度或时间的变化 关系, 确定试样在所研究温区发生的变化过程中放出或吸收的热量。
(4)
将式(4)代入式(3) 得到：
d = A e-E / RT (1 - )n
(5)
dT
对 式 (5) 取 对 数 ， 且 将 两 个 温 度 下 的 反 应 分 数 代入作差减，等式两边除以log(1- )即得到:
T/K or (t /s) 图9. 典型过程的DSC曲线
log
d
dT
log(1 )
一. 热分析的方法及原理
4
1. 热分析的定义和分类
热分析(Thermal Analysis)定义: 在程序温度控制下，测量 物质的物理性质(质量、温度、几何尺寸、机械强度和能 量 等 ) 随 温 度 变 化 的 关 系 的 一 类 技 术 。 (A group of techniques in which a physical property of a substance is measured as a function of temperature whilst the substance is subjected to a controlled temperature program.)

热分析在材料领域中的研究与应用

热分析在材料领域中的研究与应用

热分析在材料领域中的研究与应用材料学是一门应用学科，它研究材料的结构、性质和性能等方面，包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各种材料。

要了解材料的性质与结构，需要使用各种实验技术进行深入研究，其中热分析技术在材料研究中扮演了很重要的角色。

热分析是一种将温度作为一个控制参数，在不同的温度下，观察材料性质变化的实验技术。

它主要有热重分析、差热分析、热量计、热膨胀仪等多种仪器。

在材料学中，热分析技术被广泛应用于热稳定性、热裂解性、热氧化、热导率、热传导等方面。

下面我们从几方面来介绍热分析在材料领域中的研究与应用。

一、热分析在聚合物材料中的应用聚合物材料是一种常见的材料，它有很多种不同的结构和性质，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯等。

为了了解聚合物的性质和结构，需要使用热分析技术进行研究。

热重分析（TGA）是一种在不同温度下让样品失重的实验技术。

通过 TGA 可以了解聚合物的分解温度、热失重行为、热稳定性、水解性等，这些参数对于聚合物材料的性能和稳定性具有重要的意义。

差热分析（DSC）是一种在不同温度下测量样品的热力学性质变化的技术。

通过DSC 可以了解材料的熔点、熔融热、晶化行为、玻璃化转变等，这些参数对于聚合物的性能和加工过程有重要的影响。

二、热分析在金属材料中的应用金属材料具有优异的物理力学性能，如强度、硬度、延展性、导电性等，因此在航空、汽车、船舶、机械等领域中得到广泛应用。

热分析技术在金属材料研究中也能发挥重要作用。

差热分析技术被广泛应用于金属材料的热处理过程中，可以了解金属材料的相变、晶粒生长、析出行为、固溶行为等。

同时，差热分析还可以探究金属材料的催化性能、钝化特性等。

热量计是一种用于测量吸放热的仪器。

在金属材料研究中，热量计可以测量金属材料在不同温度下的吸放热，从而了解金属材料的热化学性质。

三、热分析在无机材料中的应用无机材料是一种应用广泛的材料，包括陶瓷、水泥、玻璃等。

这些材料的化学成分和结构比较复杂，因此需要使用热分析技术进行深入研究。

热分析技术用于分析催化剂概述

热分析技术用于分析催化剂概述

热分析技术用于分析催化剂概述摘要：介绍了热分析技术中的热重法、差热分析及差示扫描量热法在表征催化剂及多孔材料中的应用，并对其结果进行了分析。

最后指出了热分析技术的应用前景。

关键词：热分析；热重法；差热分析；差示扫描量热法；催化剂表征Discussion on Thermal Analysis in CatalystAbstract: Application of thermal analysis, including Thermogravimetry, Differential thermal analysis and Differential scanning calorimetry was reviewed, and the results of analysis were discuessed. Finally, the expectation in respect of thermal analysis in the future was put forward.Key Words: Thermal analysis；Thermogravimetry；Differential thermal analysis; Differential scanning calorimetry; Catalyst characterization1. 引言热分析是指在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间相互关系的一项技术[1]，其特点是操作方便、灵敏度高、测量准确、试剂用量少等。

热分析应用范围广泛[2]，包括成分分析、稳定性测定、化学反应的研究等，其分类也是多种多样，在催化剂表征方面应用较多的是热重法、差热分析和差示扫描量热法，本文主要介绍这三种方法的应用及其结果分析。

2.热分析技术的基本原理热重法[3]是指在程序温度下，测量物质的质量与温度的关系的技术，通常需要一台热天平来连续、自动地记录试样质量随温度变化的曲线，经计算机采集数据绘制出TG曲线，再经数学推导绘制出DTG失重曲线。

热分析技术在材料科学中的应用研究

热分析技术在材料科学中的应用研究

热分析技术在材料科学中的应用研究热分析技术是指通过对材料样品在不同温度下的物理和化学性质进行测量分析，以达到确定其组成、结构、性质等参数的目的。

热分析技术包括热重分析、差热分析、热量测定、热膨胀测定等，这些技术在材料分析和材料研究中具有重要的应用价值。

1.热分析技术在材料组成分析中的应用热重分析是一种测量材料在不同温度下失重量的方法，可用于测定材料中有机成分含量、水分含量等，为材料组成分析提供了有力的方法。

以煤为例，通过热重分析可测定煤中的挥发分、固定碳和灰分含量，进而可以确定煤的品质和燃烧特性。

另外，热重分析还可用于测定材料中有害物质，如铅、汞、镉等的含量，为环境监测和卫生检测提供依据。

2.热分析技术在材料热性能测量中的应用热量测定是一种测量材料热性能的方法，可以测定材料的热容、热传导系数等参数，为材料的热处理和耐热性分析提供了依据。

以铝合金为例，热量测定可测定其热容和热导率等参数，可用于设计和制造高温工作的航空发动机和火箭发动机部件。

另外，热量测定还可以用于分析材料的热膨胀性能。

3.热分析技术在材料催化剂研究中的应用差热分析是一种测量材料在热变化过程中吸放热能的方法，可用来分析催化剂的活性、表面性质等。

催化剂通常是由贵金属制成的，因此其成本很高。

通过差热分析，可以确定催化剂与反应物之间的反应热，从而可以设计出更为高效的催化剂，提高催化反应的效率和催化剂使用寿命。

4.热分析技术在材料动态热力学研究中的应用热膨胀测定是一种测量材料在不同温度下的膨胀系数的方法，可用于分析材料的热力学性能和材料制备工艺中的热膨胀问题。

以玻璃为例，热膨胀测定可以测定不同玻璃材料在不同温度下的膨胀系数和热胀缩特性，为玻璃制造工艺的设计和生产提供了依据。

另外，热膨胀测定还可用于分析材料的热损伤性能和热变形问题。

热分析技术是材料科学领域中不可或缺的分析工具，广泛应用于石油化工、化学、材料、环境、食品等多个领域。

在未来的材料科学研究和制造工艺中，热分析技术将继续发挥着不可替代的作用。

热分析及其在催化领域中应用080612

热分析及其在催化领域中应用080612

空气、惰性气体、真空（1.3Pa）、溶胀、温度控制
多种类的DMS测量模式 预实验功能
可方便地确定样品的最佳尺寸和测量参数设定，以确保升温实验成 功，提高实验效率。
高载荷能力 合成波模式
精工独有的合成波振动模式技术，通过同时施加5个正弦波加快了测量和分析的 速度。 可测试模量涵盖10E3至10E12Pa，可测试样品为几乎所有的实用性 材料。
DSC6100
TG/DTA6200
DSC6200
DSC6300
自动进样器
多种TMA探针
广阔的应用范围
满足从单根纤维到坚硬的大体积物体的测量需求
超高灵敏度
膨胀 针入 锥形 拉伸 弯曲 体积膨胀 金属拉伸
卓越的测量形变的分辨率，即使对于低膨胀率的材料也可以准确地 测量其膨胀系数
型号 温度范围 探针 噪音/灵敏度 升温温度 测试环境
TG/DTA6200： 室温~1100 ℃ TG/DTA6300： 室温~1500 ℃ 理想的环境控制技术 水平双臂式天平保证气流与称量的方向垂直， 这就使得由吹扫气体的流量而产生的浮力效 应、对流效应及气体密度变化对重量变化的 影响降至最小。仪器可在吹扫气体流量为 1000mL/mind 条件下操作，并提供准确可靠 的结果。 高灵敏度和准确度 EEXSTAR TG/DTA提供漂移小而又稳定的 基线，保证高灵敏度和准确的测量。SIINT 先进的数字控制技术有效的控制温度过冲 并具有快速响应的性能。
DSC7020 （-170~725℃） 超高的分辨率、灵敏度和可重现的平直基 线，最适合高灵敏度的测试要求。 DSC6100 （-170~500℃） 超高的分辨率、灵敏度和可重现的平直基 线，特别适合食品行业，生物技术研究以 及溶液的分析。 DSC6220 （-170~725℃） 高灵敏度以及完美的基线稳定性，可以同 时满足前沿产品开发和常规的质量分析与 控制的分析需要。 DSC6300 （室温~1500℃） 高灵敏度的传感器和理想的气体交换构造， 可以满足金属及陶瓷样品的分析需求。

热分析在催化研究中的应用上

热分析在催化研究中的应用上

热分析在催化研究中的应用上热分析是一种广泛应用于催化研究中的实验技术，它通过对催化材料在不同温度下物理和化学性质的变化进行定量分析，可以揭示催化反应机理、催化剂的稳定性、表面性质等重要信息。

以下是热分析在催化研究中的应用的一些例子。

首先，热分析可以用来研究催化反应的热力学。

催化反应的热力学信息对于优化反应条件、设计催化剂和预测反应性能至关重要。

热分析技术可以通过测量催化反应产热的多少和温度变化的速度，计算出催化反应的放热量、活化能等热力学参数。

这些参数可以用来衡量催化反应的活性和稳定性，为催化剂的设计和优化提供指导。

其次，热分析可以用来研究催化剂的结构和表面性质。

催化剂的结构和表面性质对其催化活性和选择性有重要影响。

热分析技术可以通过测量催化剂在不同温度下的质量变化、脱附曲线等参数，来研究催化剂的结构和表面特性的变化。

例如，热重分析可以用来研究催化剂中各种成分的热稳定性和相互作用；差示扫描量热法可以用来测定催化剂的比表面积、热稳定性和中间物种的生成等。

此外，热分析还可以用来研究催化反应的动力学。

催化反应的速率和反应机理对于理解反应过程和优化反应条件至关重要。

热分析技术可以通过测量催化反应的温度变化和升温速率，来研究催化反应的动力学。

例如，等温催化反应测量可以用来确定催化反应的反应级数和速率常数；差示扫描量热法可以用来测定催化反应的活化能和反应机理等。

最后，热分析还可以用来评估催化剂的稳定性和寿命。

催化剂的稳定性和寿命对于催化反应的持续进行和工业应用至关重要。

热分析技术可以通过测量催化剂的质量变化和物理性质的变化，来评估催化剂的稳定性和寿命。

例如，热重分析可以用来研究催化剂在不同温度下的失重情况，判断催化剂的热稳定性；差示扫描量热法可以用来测定催化剂在不同温度下的活性变化，评估催化剂的寿命。

总的来说，热分析在催化研究中有着广泛的应用。

它可以用来研究催化反应的热力学、结构和表面性质、动力学以及评估催化剂的稳定性和寿命。

10-热分析在催化研究中的应用(下)

10-热分析在催化研究中的应用(下)

7.3 由烧结造成的失活
烧结通常是负载型催化剂失活的主要原因， 因为负载型催化剂的金属活性组分在载体表
面呈高分散态，并具有高比表面积。 在高温下，特别是在高温下还原时不仅会引 起载体比表面积下降，而且还会引起金属离 子聚集附量之间的关系 催化剂于140℃还原后的CO吸附量比较 低；因为还原温度低，只有部分CuO还原 为CuO， 在160℃还原时获得最大的CO吸附量。 之后随温度的升高，其CO吸附量呈下 降趋势。这主要是由于随还原温度的增高， 有越来越多的CuO焙烧结所致。
8.1.3 阳离子改质对积炭的影响


沸石上引入某些阳离子可以调节沸石的酸性和孔径， 可以减少强酸位的酸中心数，而且可以抑制链增长、环化和 芳构化反应， 减少积炭的生成，增加沸石催化剂的稳定性。
积炭量按以下顺序递减： ZnZSM-5＞HZSM-5＞PZSM-5＞MgZSM-5＞MnZSM-5 酸量测定结果表明，改质后强酸部位的酸量皆有所下降。 可能是由于引入的阳离子占据了沸石的部分强酸位置， 可以认为改质的ZSM-5沸石上的积炭的减少，是由于沸石表 面强酸位酸量下降和孔径变窄的缘故。
9.2 NaY负载Ag上的氧吸附及丙酮酸乙酯生成机理

氧NaY在负载Ag上形成Ag-O-Ag这样一个具有桥型结构的物 种。 将催化剂与N2气氛下程序升温到500℃处理，然后冷却至室 温切换为H2气还原到500℃，冷却时观测AgO/NaY的吸氧行 为，此时是吸氢气中的氧
Ag负载量低，实际上
7.4 由结构组成改变造成的失活

沸石催化剂失活的原因大多是由于积炭。 有些情况下骨架铝的脱落也可导致催化剂活性下降甚至失活。
7.4 由结构组成改变造成的失活

对弱酸中心相当于满覆盖的脱氨量20.17g/g减去600℃烧碳 后的脱氨量16.6g/g，即为由脱铝造成的脱氨下降值； 由去炭后的脱氨量16.6g/g减去600℃积炭样的脱氨量 9.37g/g，即为由积炭造成的脱氨量下降值。

热力学分析方法在催化剂研究中的应用

热力学分析方法在催化剂研究中的应用

热力学分析方法在催化剂研究中的应用催化剂是一种在化学反应中起催化作用的物质。

在催化剂的研究过程中，热力学分析方法是一种常用的手段。

热力学分析方法通过测量催化剂的吸附、解离和反应等热力学参数，揭示了催化剂的表面性质和活性位点等信息，对催化剂的设计和优化具有重要意义。

一、催化剂的表面吸附热催化剂表面吸附热是催化反应中吸附过程的能量参数之一。

通过测量催化剂与反应物之间的吸附热，可以了解催化剂表面的吸附能力。

高吸附热表明催化剂与反应物之间有较强的相互作用力，有利于反应的进行。

热力学分析方法，如等温吸附测量，可以用来测定催化剂表面吸附热。

二、催化剂的放热反应催化剂的放热反应是指催化剂参与反应时释放能量的过程。

研究催化剂的放热反应可以揭示催化剂在反应过程中的能量变化情况。

通过热力学分析方法，例如差示扫描量热法(DSC)可以检测催化剂在不同温度下的放热反应，并进一步分析催化剂与反应物之间的相互作用。

三、催化剂的表面解离能催化剂的表面解离能是指催化剂表面吸附物解离成离子或原子的能量。

解离能大小影响着反应物在催化剂表面的吸附过程。

研究催化剂的表面解离能，可以通过热力学分析方法实现，如光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)等技术，来分析催化剂的表面电子结构和元素分布。

四、催化剂的活性位点催化剂的活性位点是指发生催化反应的表面上特定的吸附位点，决定了催化剂的催化活性。

通过研究催化剂的活性位点，可以优化催化剂的结构和性能。

研究催化剂的活性位点可以利用热力学分析方法，如差异扫描电位法(DPASV)和原子力显微镜(AFM)等技术，对催化剂的表面形貌和特性进行表征。

结语：热力学分析方法在催化剂研究中的应用十分广泛。

通过测量催化剂的吸附热、放热反应、表面解离能和活性位点等热力学参数，可以深入了解催化剂的表面性质和反应机理。

这些研究成果为催化剂的设计和优化提供了重要的理论基础，也为催化反应机制的解析和催化剂的工程应用提供了有力支持。

第四章-热分析在催化研究中的应用

第四章-热分析在催化研究中的应用

2.1 分解法拟定催化剂旳构成
碳酸铜和碱式碳酸镍负载在白土载体上，按下式分解：
碱式碳酸盐 →
H2
MO H2O ↑CO2 ↑
鉴于碱式碳酸盐分解伴有水和二氧化碳旳脱除，故可经过TG测定分解过程旳失
重来拟定碳酸盐旳构成。
阐明：
1）和2）中理论失重值不小于试验值，XRD－ray分析拟定旳组分为
. Cu2(OH)2CO3和CuO，其中碱式碳酸铜旳含量为7％
3.3 用还原－氧化法拟定CuO在CeO2载体上旳单层分散阈值
阐明：在CuO/CeO2还原TG曲线上有两个失重段， ❖ 140℃此前为脱去表面吸附水， ❖ 140~200℃温区为负载CuO还原，此温度段负载CuO完全还
原为零价Cu。 ❖ 只能计算出总CuO旳量。
阐明：在CuO/CeO2旳氧化TG曲线上有两个质量变化段。 ❖第一段为失重段，出目前30~100℃温区为脱表面吸附水；
810#催化剂：85%旳Al(OH)3先于1100℃烧4小时，磨细再 与15%旳NiO干混成型于1100℃、2小时烧成。
❖400℃开始旳失重段为NiO旳还原； ❖760℃开始旳失重段为NiAl2O4还原。 ❖87按.9N%iA和l27O34.还9%原。失重计算809#和810#催化剂上旳NiAl2O4生成量分别为
阐 在明10：00焙℃烧以温上度焙考烧察时成，果则表有白90，%在左1右00旳0℃活下性列组焙分烧变时成N了iANli2AOl24O旳4生。成量极少； 选择焙烧温度为1000℃。
1.3 合成份子筛催化剂焙烧温度旳选择
在硅铝或磷铝分子筛催化剂旳合成中， ❖ 若引入一定量旳有机胺，则可得到骨架构造相同、而硅铝比
3.2 还原法拟定Ni2O3在γ- Al2O3载体上单层分散阈值

热分析技术在催化研究中的应用进展

热分析技术在催化研究中的应用进展

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2、对于某些高温下的反应，需要使用昂贵的加热设备和高温炉；
3、热分析技术通常需要较长时间才能得到结果，而且有时需要大量样品。
热分析技术在催化研究中的应用
1、探究催化反应机理
在催化研究中，了解催化反应机理是至关重要的。热分析技术可以通过研究 反应过程中物质性质的变化，为探究催化反应机理提供有力支持。例如，通过热 重分析可以了解催化剂的载气体吸放量与温度的关系；通过差热分析可以观察到 催化剂的相变过程和反应过程中的热量变化等。这些信息有助于深入了解催化反 应的机理和动力学过程。
1、可以在不改变样品化学性质的情况下，直接测量样品的物理性质；
2、可以研究物质在程序控温下的变化规律，有助于了解物质的结构和性质；
3、可以用于研究催化反应机理， 帮助确定反应动力学参数。
热分析技术的缺点在于：
、对于不同种类的物质，需要选择不同的热分析方法，有时甚至需要多种 方法结合使用；
热分析技术还可以用于发掘新的反应物。通过程序控温下的热分析实验，可 以观察到新反应物的熔点、沸点、结晶等物理变化以及分解、氧化、还原等化学 变化。这些信息有助于发现新的化学反应和合成路线，拓展催化研究领域的应用 范围。
展望
随着科学技术的发展，热分析技术将不断完善和提高，其在催化研究中的应 用也将更加广泛和深入。未来，热分析技术将面临以下挑战和解决方案：
3、结合其他表征手段：为了更全面地了解催化反应过程，需要将热分析技 术与其他的表征手段（如光谱、质谱、X射线衍射等）相结合，形成综合性的表 征方法；
4、实现实时监测：通过将热分析技术与反应装置相连，实现催化反应过程 中物理化学性质变化的实时监测，有助于更好地了解催化反应过程和机理。
结论
热分析技术在催化研究中具有重要的应用价值和必要性。通过热分析技术， 可以深入探究催化反应机理、准确评估催化剂性能、发现新的反应物等。然而， 热分析技术也存在一定的局限性，需要结合其他表征手段综合使用。未来，随着 科学技术的不断发展，热分析技术在催化研究中的应用将更加广泛和深入，对于 推动催化科学的发展具有重要的意义。

催化剂热解析原理

催化剂热解析原理

催化剂热解析原理
催化剂热解析原理是热催化原理的一种应用。

在化学反应中，催化剂可以降低反应的活化能，从而促进反应的进行。

热催化是一种常见的催化方式，特别适用于高温下的催化反应。

催化剂热解析原理主要基于催化剂的特殊性质，它能提高反应的速率，同时不改变化学反应的热力学性质。

在热催化反应中，催化剂可以通过吸附反应物分子，使它们之间的化学键发生断裂和重组，从而形成新的化学物质。

在这个过程中，催化剂不会被消耗，因此可以一直参与反应，直到反应结束。

以上信息仅供参考，如有需要建议查阅化学书籍或咨询化学专家。

西大催化剂表征热分析方法

西大催化剂表征热分析方法
7）差示扫描量热曲线 （DSC curve） 图示由差示扫描量热仪测得的输给试样和参比物的能量（差）与温
度（扫描型）或时间（恒温型）的关系曲线。曲线的纵坐标为热流量 （heat flow）或热流，横坐标为温度T或时间t。
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§2 几种常用的热分析技术
一、热重法 1、基本原理
热重法（TG）是测量试样的质量随温度或时间变化的一种技术。热失重曲 线就是由热天平记录的试样质量随温度变化的曲线，其仪器结构如下：
注：DTG曲线与DTA曲线具有可比性，但 前者与质量变化有关且重现性好，后者 与质量变化无关且不易重现。如果DTG 和DTA进行比较，能判断出是重量变化
引起的峰还是热量变化引起的峰。
不同升温速率对高岭土脱水
反应DTA曲线的影响
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三.差示扫描量热法（DSC） 1.基本原理
功率补偿 DSC 示意图 功率补偿型差示扫描量热法是采用零点平衡原理，它包括外加热功率补偿差 示扫描量热计和内加热功率补偿差示扫描量热计两种。
• Ir是一种贵金属，为使负载Ir得到充分利用，选择还原温度时需顾全两个方 面: 一是活性组份IrCl3 尽可能还原完全，二是避免已还原为金属的粒子的 烧结。为此用TG技术进一步考察了还原度与温度的关系。
• 结果表明: 负载IrCl3于400 ℃还原时还原度已达98.3%；于500℃还原时虽然 还原度提高到100% ，但从X射线分析和比表面积的数据发现: 被还原为零 价的Ir 已有部分烧结现象，Ir0的比表面积也有所减小，故还原温度应选在 400℃较为适宜。
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将上述几种沉淀的混合物过滤、干燥，进行差热分析，即可得到该体系的 DTA-TG 曲线，如图a所示。
当温度达到 400℃以后，TG 和 DTA 曲线都接近直线，表明沉 淀物分解完成，因此该催化剂的焙烧温度应在 400℃左右。

热分析技术在催化研究中的应用

热分析技术在催化研究中的应用

热分析技术在催化研究中的应用
张渊明;谢思娟
【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2000(028)002
【摘要】介绍了热分析技术在研究催经剂的物相变化，制备条件，活性相变化，失活的分解温度等方面的应用。

【总页数】3页(P29-31)
【作者】张渊明;谢思娟
【作者单位】暨南大学化学系;暨南大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
【相关文献】
1.热分析技术在催化研究中的应用进展 [J], 蒙根;许中强;祁晓岚;杨为民;谢在库
2.热分析技术及其在催化剂中的应用 [J], 张黎明;高宇明
3.热分析技术在热固性树脂研究中的应用 [J], 田秀娟;魏文阁;张强;赫庆坤
4.浅谈热分析技术在粘结剂研究中的应用 [J], 陈忠颖;石晶;吴玫晓
5.热分析技术在复杂铝电解质组分研究中的应用 [J], 赵晖;金自钦;李和平
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热分析技术在化学分析中的应用及未来发展趋势

热分析技术在化学分析中的应用及未来发展趋势

热分析技术在化学分析中的应用及未来发展趋势介绍热分析技术是指使用加热或冷却等手段，对材料进行物理和化学性质的研究的一种分析方法。

它广泛应用于材料科学、化学等领域。

在化学分析中，热分析可以帮助人们更好地理解材料的热性质、热方式和热分解机理。

本文将介绍热分析在化学分析中的应用及未来发展趋势。

热分析的应用在化学分析中，热分析技术的应用非常广泛。

主要包括以下几个方面:1.热重分析(TGA)：热重分析是一种通过测量材料在升温或降温过程中的重量变化，来分析材料性质的方法。

通过热重分析可以确定材料的热稳定性、含水量、吸湿性等参数，同时还能用于分析物质的化学计量比。

2.差热分析(DSC)：差热分析是一种通过测量材料的样品温度与参比温度之间的差异来研究材料性质的方法。

差热分析常用来分析相变、热力学性质、催化性能等。

3.热膨胀分析(TEA)：热膨胀分析是一种测量材料在温度变化下体积变化的方法。

通过热膨胀分析可以确定各种材料的热膨胀系数、材料的热应变力学性能等。

4.动态机械热分析(TMA)：动态机械热分析是一种通过测量材料在温度或力变化下的形变来研究材料性质的方法。

它可以用于分析材料的机械性能、热膨胀系数、软化行为等。

5.热导率分析(TA)：热导率分析是一种通过测量材料在温度变化下的热导率来研究材料性质的方法。

通过热导率分析可以确定材料的导热性质，以及分析材料中热量传递的机理等。

未来发展趋势随着化学分析领域的高速发展，热分析技术也在不断地改进和发展。

未来的热分析技术将会有以下趋势：1.自动化和高通量：自动化和高通量是热分析技术未来的一个重要趋势。

随着实验室自动化的普及和数量统计的需求，将有更多的热分析仪器被开发，无人化的操作将得到广泛应用。

高通量热分析有望用于群体评估和高速筛选，以加快材料开发的速度。

2.多功能化和集成化：未来热分析技术将更加专业化和多功能化。

因此，将出现更多领域特定的应用程序和定制的热分析仪器。

热分析仪器将越来越多地整合功能，以实现更高效的实验，同时还要考虑设备可靠性、易用性和兼容性。

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热分析方法在催化中的应用
摘要：综述了近年来热分析技术在催化剂条件的选择、催化剂热稳定性研究、催化剂老化和中毒以及催化剂积碳行为的研究等领域的应用情况。

关键词：热分析方法；催化剂，稳定性，老化和中毒
1前言
热分析方法是催化研究中的重要手段。

热分析技术是研究物质在加热或冷却过程中发生某些物理变化和化学变化的技术。

常用的热分析方法有：差示扫描量热法（DSC）、差示热分析法（DTA）和热重法（TGA）等【1】。

近年来，热分析方法得到了迅猛发展，出现了多种新型测量仪器和方法，如动力机械热分析法（DMTA）、热机械分析法（TMA）、声纳热分析法、发散热分析法等。

热分析联用技术的大量开发和使用更加推动了这一技术的蓬勃发展。

热分析方法主要用于探测催化剂的物相变化，涉及催化剂制备条件的选择，研究反应过程中催化剂的活性相变化，确定催化剂开始失活的分解温度等诸多问题。

这里仅列出几种热分析方法在催化研究领域常用的技术。

2热分析在催化研究中的应用
2.1催化剂条件的选择
催化剂的性质与其制备方法有密切关系。

制备方法不同（如沉淀方法，活化及还原条件等）催化剂成品的物化性质（如表面积、孔隙大小分布、结晶结构及化学组成等）也会有所不同，热分析用于考察制备条件对催化剂性能的影响，对某些催化剂来说是颇有成效的。

【2】刘金香等人在研究肼分解催化剂时，用TG-X 射线技术对IrCl3/Al2O3体系催化剂的还原情况做了考察，从制备角度使该催化剂具有高活性需顾全两个方面：1、活性组分IrCl3尽可能完全还原，2、避免已还原为金属粒子的烧结。

二者皆与还原温度有密切关系。

因此，为确定一个合适的还原温度，首先在TG装置上考察温度对催化剂还原的影响。

结合X-射线和比表面分析数据最佳还原温度选择在400℃。

另外在制氢催化剂NiO/Al2O3的研制中【3】，用TG技术确定最佳制备条件，实验结果表明：活性组分NiO与载体Al2O3生成NiAl2O4结构有利于催化剂活性持久，因此在制备方法选择上可以NiAl2O4生成量为依据，不同制备方法所得催化剂中铝酸镍含量可由其还原TG曲线确定。

与此同时还可依铝酸镍的起始还原量选择焙烧温度。

2.2催化剂热稳定性研究
非晶态合金是一种处于热力学亚稳定状态的催化材料，如超细Ni-P和Ni-B 非晶态合金在催化加氢反应中有很高的初始活性和选择性。

通常认为造成其活性降低的主要原因是催化反应过程中，非晶态合金会逐渐晶化。

王来军等用DSC技术考察了NiB及NiB/TiO2非晶态合金催化剂的热稳定性。

根据DSC曲线的放热峰数目及温度可判断晶化步骤与样品的热稳定性。

当NiB 非晶态合金负载于TiO2上后，其晶化过程分三步，最高晶化温度为751K。

表明非晶态合金与载体之间存在着相互作用，载体的引入延缓了热处理过程中NiB 非晶态合金的彻底晶化。

NiB或NiP非晶态合金中添加第三组分如Co、Ce、Mo 和稀土等元素，也可提高非晶态合金催化剂的热稳定性，以氧化物形式存在的第三组分起类似于载体的作用，能有效分散Ni活性组分，阻止Ni发生团聚而失活。

2.3催化剂老化和中毒的研究
反应过程中杂质或分解产物于催化剂表面、孔的强烈化学吸附或沉积可导致催化剂失活或中毒。

晶粒的长大或烧结也是造成催化剂失活的原因之一。

鉴于热分析可以跟踪上述各种变化，所以可借助该技术来研究催化剂中毒现象及其机理。

周长军等利用DTA-TG，考察了甲烷催化燃烧催化剂硫中毒机理，结果表明，经过SO2处理后的SnCuO催化剂样品中存在CuSO4,进一步分析后结果，催化剂失活是由CuO与SO2反应转化为CuSO4引起。

1960年C.E.Locke和H.F.Rase用DTA技术研究氨、水和二氧化硫对镍-硅藻土催化剂的中毒作用。

中毒后催化剂的氢吸附峰高减低。

暂时性毒物（如氨和水）可用氮气吹扫的方法加以驱除，最终不影响氢吸附的峰高。

但是永久性毒物（如二氧化硫）则不然。

刚还原好的催化剂的氢吸附峰高是9.0厘米，而经过二氧化硫处理后则峰高降为1.44厘米。

即使用氮吹扫半小时，氢吸附峰高仍保持于该低水平。

这表明催化剂已被永久中毒。

可是有一些不是毒质的化合物也能引起氢吸附峰的改变，所以差热法测定氢吸附并不是鉴定毒物的特效方法。

1974年B.Wedding【4】等人用DSC技术研究了汽车尾气净化催化剂CuO/Cr2O3的热老化和SO2对催化剂的中毒作用。

比较为其转化率为50%时的反应温度，他们发现热处理温度越高，转化50%的温度越高，抗毒能力越差，其中贵金属催化剂比碱金属氧化物催化剂有更高的抗毒能力。

2.4催化剂积碳行为的研究
催化剂积碳在化工工业中是十分常见的【5】。

由于它可导致催化剂活性的降低，所以对积碳行为的研究是很重要的，通常采用TG技术测量积碳量、积碳速度，并依此数据评选催化剂和确定反应最佳条件。

王红霞等对HZSM-5分子筛进行硅烷化处理后，催化剂失重量是未处理催化剂的69%，进一步对DTA曲线进行拟合，并将积碳划为4种。

1968年Ozawa和Birchoff用TG技术研究了乙烯在硅-铝催化剂上裂解时的积碳行为。

对四种不同粒度的催化剂，在裂解温度350-500℃范围内测量了不同反应的时间乙烯在催化剂上的积碳量。

结果表明，积碳虽然可导致催化剂表面钝化，但在积碳百分重量小于1的情况下，由积碳所造成的扩散阻力可以忽略不计。

同时他们指出：在低温段，积炭量与反应时间的关系与V oorhies经验公式Cc-t 的关系，需进一步对碳生成动力学进行研究【6】。

3结束语
热分析技术在催化研究上有广泛的应用【7】。

尽管有时由它给出的信息是定性的或片面的，但由于它是一种动态测量方法，在某种程度上能模拟反应条件下的测量，所以有它所获得的某些数据比通过实验室规模和中间工厂实验获得同样数据所花的时间、人力、物力少得多，因此热分析在催化研究上是一种不可低估的实验技术。

但热分析与其他分析测试技术一样有它自己的特点和局限性。

有时由热分析给出的数据是定性的或片面的，则需与其他技术结合才能确定催化剂所发生的某一变化，如催化剂最佳还原条件选择，由TG技术可准确提供还原温度和还原度数据，但确定最佳还原的温度时既要考虑还原量，又要考虑被还原的金属是否有烧结。

为此要用X-射线技术【8】。

因此，在催化研究上，我们既要注意发挥热分析技术的特点，又要重视与
现代大型分析仪器的联用。

以提高我们对各种分析仪器所得结果的综合分析水平。

这样不仅观测到催化剂和催化反应的表面现象，而且还可能找出催化活性与催化剂结构上的内在规律，为以后的研究提供科学依据。

参考文献
【1】西北大学编，热重分析及其应用，（1978）.
【2】刘金香，催化研究方法（X）,石油化工（1981）.
【3】J.Thermo Anal.,[13],387(1978).
【4】 B.Wedding,R.J.Farrauto,Ind.Eng.Chem.,Proc.Des.Dev.,13[1],45(1974).
【5】P.Patansamy,R.P.Mehrotra,J.Catal.,32,63(1974).
【6】热分析技术及其在催化剂中的应用，天津化工，29,2（2015）.
【7】朴玉玲，热分析技术应用综述，广东化工，39,230（2012）.
【8】张渊明，热分析技术在催化研究中的应用，28,2（2000）.。