في الصناعة الكيميائية الحديثة ، وتحويل الطاقة ، وحماية البيئة ، وتطوير مواد جديدة ، حافزا بمثابة " مسرع التفاعلات الكيميائية " ، أدائها مباشرة يحدد كفاءة التفاعل والانتقائية والاقتصاد . ومع ذلك ، فإن النشاط ، والاستقرار ، عمر محفز ترتبط ارتباطا وثيقا المجهرية ، وخاصة المساحة المحددة و توزيع حجم المسام . من أجل فهم عميق وتحسين أداء المواد الحفازة ، والباحثين والمهندسين تعتمد اعتمادا كبيرا على أداة تحليلية رئيسية : محفز سطح محدد و محلل حجم المسام . في هذه الورقة ، مبدأ العمل ، الأسلوب التقني ، وتطبيق قيمة واتجاه التنمية من الصك بشكل منتظم عرض .

لماذا سطح معين و حجم المسام من المهم جدا محفز ؟

المحفز يعمل على السطح ، وبالتالي فإن أكبر مساحة ( أي المساحة المحددة ، عادة م / ز ) لكل وحدة من كتلة المواد ، والمزيد من المواقع النشطة المتاحة ، وارتفاع كفاءة الحفاز . على سبيل المثال ، γ - آل ̀ س ̀ ، المنخل الجزيئي ، أو الكربون المنشط مع ارتفاع المساحة المحددة غالبا ما تستخدم كحافز الناقل .

وفي الوقت نفسه ، المسام هيكل يحدد مسار نشر المتفاعلة و جزيئات المنتج في حافز . وفقا لتصنيف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية :

micropore ( < 2 نانومتر ) : مناسبة لأنّ شكل انتقائيّة تأكسد حفّازة من الجزيئات الصغيرة ( مثل الزيوليت ) ؛

mesoporous ( 2-50 نانومتر ) : يسهل دخول الجزيئات الكبيرة ( مثل الكتلة الحيوية والنفط الثقيل ) ، والتي غالبا ما تستخدم في أمر mesoporous مواد مثل mcm-41 و sba-15 ;

macropore ( > 50 نانومتر ) : يلعب دورا رئيسيا في نقل القناة ، والحد من انتشار المقاومة الداخلية .

ولذلك ، دقة قياس المساحة المحددة و توزيع حجم المسام هو أساس تصميم الحافز ، والفرز ، ومراقبة الجودة وتحليل الفشل .

المبدأ الأساسي : الغاز الامتزاز

في الوقت الحاضر ، وانخفاض درجة حرارة الغاز الامتزاز هو الأسلوب الأكثر شعبية لقياس المساحة المحددة و حجم المسام ، ومحفز المساحة المحددة و حجم المسام محلل مبنية على هذا المبدأ .

1 - تحديد المساحة المحددة - نظرية الرهان

عالية النقاء النيتروجين ( 77 ك ، النيتروجين السائل درجة الحرارة ) أو ( كريبتون الكريبتون المستخدمة في انخفاض سطح العينة ) تستخدم عادة بوصفها الممتزات . امتزاز الأيسوثرم من الغاز على سطح العينة تحت مختلف الضغوط النسبية ( ع / ع ₀ ) . على أساس نظرية بروناور ايميت تلر ( الرهان ) متعدد الطبقات الامتزاز ، الامتزاز المشبعة قدرة طبقة واحدة تم حسابها و المساحة المحددة التي تم الحصول عليها .

2 - تحليل حجم المسام - bjh ، تجهيز الدوائر / nldft نموذج

على mesoporous مواد باريت جوينر هالندا ( bjh ) طريقة تستخدم عادة لحساب توزيع حجم المسام من المج الفروع على أساس التكثيف الشعري الظاهرة .

أكثر دقة نظرية الكثافة الوظيفية ( DFT ) أو غير المحلية نظرية الكثافة الوظيفية ( nldft ) ينبغي أن تستخدم للتمييز بين هيكل مسام صغيرة في نطاق 0.3-2 نانومتر .

وبالإضافة إلى ذلك ، t-plot ، α S-plot وغيرها من الأساليب التي يمكن استخدامها للتمييز بين micropores و المساحة الخارجية .

كامل عملية الاختبار يشمل عينة المعالجة ( ارتفاع درجة الحرارة فراغ degasification لإزالة الرطوبة والشوائب ) ، امتزاز وتحرر الأيسوثرم جمع نموذج البيانات المناسب و الناتج .

الخصائص التقنية الرئيسية الصك

الحديثة سطح محدد ومحفز محلل المسام تمتلك الخصائص المتقدمة التالية :

عالية الدقة استشعار الضغط : القرار يمكن أن تصل إلى 0.1 باسكال ، وضمان دقة البيانات في منطقة الضغط المنخفض ( micropore ملء ) ؛

متعددة محطة اختبار موازية : دعم 2-6 عينات التحليل في وقت واحد ، زيادة كبيرة في تدفق ؛

ذكي وحدة التفريغ : برنامج التحكم في درجة الحرارة ( درجة حرارة الغرفة إلى 400 ℃ ) ، فراغ / غاز خامل تطهير لتجنب تلبد أو أكسدة العينة ؛

التلقائي بالكامل عملية تحليل البرمجيات : مفتاح بدء التشغيل التلقائي اختبار نموذج الاختيار ، وتوليد التقارير ؛

متوافق مع مجموعة متنوعة من الغازات : بالإضافة إلى ن ₂ ، ولكن أيضا استخدام ع ، وشارك ₂ ( سوبر microporous التحليل ) وغيرها من المواد الماصة .

تطبيق نموذجي المشهد

1 . محفز البحث والتطوير

في تطوير نوع جديد من دعم محفز المعادن ( على سبيل المثال ، حزب العمال / al-o-o-o ني / sio-o ) هيكل مسام الناقل هو الأمثل من خلال تحليل السطح و حجم المسام ، مما يزيد من تشتت المعادن .

2 - البتروكيماويات

انسداد المسام من تكسير محفز ( مثل لجنة الاتصالات الفدرالية محفز ) يمكن أن يؤدي إلى التعطيل .

3 - الحفز البيئي

أداء denitration ( SCR ) المحفزات والمركبات العضوية المتطايرة الأكسدة المحفزات ترتبط ارتباطا وثيقا mesoporous هيكل .

4 - البطاريات ومواد الطاقة

بطارية ليثيوم أيون المواد الكاثود ، supercapacitor مواد الكربون سطح محددة تؤثر بشكل مباشر على الأداء الكهروكيميائية ، محلل المواد القياسية توصيف .

5 - مراقبة الجودة والتوحيد القياسي

في الإنتاج الصناعي ، كل دفعة من المواد الحفازة يجب أن تمر من خلال الافراج عن اختبار سطح محددة لضمان اتساق المنتج .

محفز سطح محددة و حجم المسام محلل ليس فقط المعدات التقليدية في المختبر ، ولكن أيضا " جسر " بين المجهرية و macroscopical خصائص المواد . وقد وفرت الأساس الكمي المحفز من التصميم الجزيئي إلى التطبيقات الصناعية . مع تطور تكنولوجيا النانو ، والذكاء الاصطناعي ، الكيمياء الخضراء ، الصك سوف تستمر في التطور نحو أكثر دقة ، على نطاق أوسع ، وأكثر ذكاء ، والتي سوف تعطي زخما قويا في تحفيز الابتكار في العلوم والهندسة . في ظل خلفية من " الكربون مزدوجة " الهدف و التحول من المواد الكيميائية الخضراء ، القيمة الاستراتيجية سوف تصبح أكثر وضوحا .