المحفزات تلعب دورا هاما في الصناعة الكيميائية الحديثة ، وتحويل الطاقة ، وحماية البيئة ، وتطوير مواد جديدة . أدائها لا يعتمد فقط على التركيب الكيميائي ، ولكن أيضا على البنية الفيزيائية الدقيقة ، وخاصة المساحة المحددة و توزيع حجم المسام . ارتفاع مساحة محددة يعني المزيد من المواقع النشطة من التعرض ، في حين أن هيكل المسام معقولة تؤثر بشكل مباشر على كفاءة نشر المتفاعلة والمنتجات الانتقائية . ولذلك ، فإن دقة وصف هذه البارامترات الفيزيائية من حافز يصبح المفتاح لتحسين أداء الحفاز ، وتوجيه تصميم المواد ومراقبة الجودة . سطح محدد ومحلل حجم المسام ( عادة على أساس مبدأ امتزاز الغاز ) هي الأدوات الرئيسية لتحقيق هذا الهدف . من خلال قياس الامتزاز والمج سلوك الغازات ( مثل النيتروجين ، الأرجون أو ثاني أكسيد الكربون ) على سطح المواد ، جنبا إلى جنب مع نموذج نظري ، معلومات عن المساحة المحددة ، حجم المسام ، متوسط حجم المسام و توزيع حجم المسام من المواد التي تم تحليلها كميا . في هذه الورقة ، مبدأ العمل ، والتكنولوجيا ، وتطبيق نموذجي وأهمية هذا النوع من الصك في الحفز العلم بصورة منهجية عرض .

مبدأ العمل : امتزاز الغاز و الرهان / bjh نظرية

المبدأ الأساسي من سطح معين و مسام القطر محلل هو امتزاز فيزيائي ، وهذا هو ، جزيئات الغاز يمكن عكسها كثف على سطح صلب من خلال قوة فان دير فال في درجة حرارة منخفضة . طريقة استخدام النيتروجين النقي للغاية ( ن ₂ ) كثف في النيتروجين السائل درجة الحرارة ( 77 ك ) .

1 - تحديد المساحة المحددة : نظرية الرهان

في عام 1938 ، الرهان الامتزاز متعدد الطبقات النظرية التي اقترحها برونر ، ايميت و teller وضعت الأساس لحساب المساحة المحددة . امتزاز الأيسوثرم من النيتروجين تحت مختلف الضغوط النسبية ( ع / ع ) تم قياسها ، امتزاز الأيسوثرم تم رسمها ، ثم تشبع الامتزاز من طبقة واحدة يمكن حسابها من خلال تركيب خطي بين 0.05 و 0.30 ع / ع ، ثم المساحة المحددة ( الوحدة : م / ز ) تم الحصول عليها على أساس عبر قسم مساحة ( 0.162nm ² ) . وقد أصبحت هذه الطريقة المعيار الدولي ( ISO 9277 و ASTM D3663 ) .

تحليل حجم المسام : bjh و تجهيز الدوائر نموذج

بالنسبة mesoporous مواد ( 2-50 نانومتر ) ، barrett-joyner-halenda ( bjh ) طريقة تحليل التكثيف الشعري الامتزاز أو المج الفروع ، ثم يستنتج توزيع حجم المسام . أما بالنسبة microporous ( أقل من 2 نانومتر ) المواد التقليدية bjh الفشل ، أكثر دقة النماذج ، مثل الكثافة النظرية الوظيفية ( DFT ) أو غير المحلية نظرية الكثافة الوظيفية ( nldft ) ينبغي أن تستخدم في تركيبة مع شركة ( 273 ك ) أو ع ( 87 ك ) الامتزاز البيانات للتحليل .

وبالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام طريقة t-plot أو α ق طريقة للتمييز بين مساهمة microporous و السطح الخارجي .

ثانياً - هيكل الصك والتكنولوجيات الرئيسية :

نظام فراغ : عالية الدقة مضخة الجزيئية أو الميكانيكية مضخة لضمان عينة من التفريغ ( عادة في 150-400 ℃ فراغ لعدة ساعات ) ؛

نظام مراقبة الغاز : عالية النقاء الغاز المصدر ، دقة استشعار الضغط ( دقة تصل إلى 0.1 في المائة خ م ) ، صمام الملف اللولبي ، لتحقيق نقطة مراقبة الضغط .

نظام التحكم في درجة الحرارة : النيتروجين السائل ديوار تلقائيا رفع أو درجة حرارة ثابتة حمام بارد ، والحفاظ على درجة حرارة الامتزاز مستقرة ؛

نظام الكشف : الموصلية الحرارية للكشف عن ( TCD ) أو تخفيف الضغط طريقة ( حجم ثابت طريقة ) لقياس كمية الامتزاز .

منصة البرمجيات : دمج الرهان ، BJH ، تجهيز الدوائر ، لانغموير وغيرها من النماذج ، ودعم التلقائي اختبار وتحليل البيانات .

فائدة نموذج لديها أيضا وظائف متعددة محطة اختبار موازية ( على سبيل المثال ، 4 محطات ، 6 محطات ) ، micropore وضع خاص ، وامتصاص بخار التوسع ، وما إلى ذلك ، إلى حد كبير تحسين كفاءة الاختبار و نطاق التطبيق .

التطبيق في البحث والتطوير ومراقبة الجودة محفز

1 . نشاط الحفاز التنبؤ

المساحة المحددة يرتبط مباشرة تشتت من المكونات النشطة . على سبيل المثال ، دعم محفز المعادن الثمينة ( مثل حزب العمال / آل ₂ o ₃ ) إذا كان المساحة المحددة منخفضة جدا ، يمكن أن يؤدي إلى تجمع جزيئات معدنية ، وانخفاض كفاءة الحفاز . الشيخوخة درجة محفز يمكن تقييمها من خلال الكشف عن المساحة المحددة بانتظام .

2 - تحسين هيكل الناقل

المسام هيكل الألومينا ، والسليكا هلام ، المنخل الجزيئي ، الكربون المنشط ، وما إلى ذلك تحديد مسار النقل الجماعي المتفاعلة . على سبيل المثال ، zsm-5 الزيوليت هيكل مسام صغيرة يسهل شكل انتقائي الحفز ، في حين أن mesoporous السيليكا ( على سبيل المثال sba-15 ) هو مناسبة لأنّ التفاعلات الجزيئية . فتحة محلل يمكن التحقق من نجاح عملية التوليف في بناء الهدف المسام .

3 - التجديد وتقييم مدى الحياة

بعد استخدام محفز الصناعية ، فإنه غالبا ما يؤدي إلى انسداد المسام وانخفاض المساحة المحددة بسبب ترسب الكربون أو تلبد . من خلال مقارنة منحنيات الامتزاز من العينات الطازجة و المعطل ، تعطيل آلية يمكن الحكم عليها ، و تجديد التكنولوجيا يمكن أن تكون مباشرة ( مثل تحديد درجة حرارة حرق الفحم ) .

4 - مراقبة الجودة والاتساق

في دفعة إنتاج محفز ، المساحة المحددة و حجم المسام هي العوامل الرئيسية . محلل يمكن تحقيق سريع أخذ العينات ، وضمان أداء مستقر بين دفعات .

سطح معين و مسام القطر محلل محفز ليس فقط المعدات الأساسية في المختبر ، ولكن أيضا جسر يربط بين البنية المجهرية و macrocatalytic الأداء . من تكسير محفز في صناعة البتروكيماويات إلى خلية الوقود الكهربائي في مجال الطاقة الجديدة ، من ثلاثي محفز لتنقية عوادم السيارات إلى التقاط ثاني أكسيد الكربون الممتزات ، لا يمكن فصلها عن دقة السيطرة على " المساحة " و " المسام " . مع التطور السريع في تكنولوجيا النانو والكيمياء الخضراء ، ومتطلبات التنظيم الهيكلي من المواد المسامية سوف تصبح أكثر دقة ، في حين أن سطح مسام محددة تقنيات التحليل سوف تتطور باستمرار ، والتي سوف توفر أكثر قوة وأكثر ذكاء لدعم تحفيز العلوم والهندسة ، ومساعدة الناس على اتخاذ خطوات قوية في مجال الطاقة والبيئة والتنمية المستدامة .