Исследование структуры и состава поверхности катализаторов

В большинстве работ, направленных на выяснение механизма каталитических реакций и природы активных центров, исследуют изменение активности катализаторов и состава продуктов при регулируемом модифицировании, в частности при изменении природы катионов, степени катионного обмена и условий активации. Параллельно с помощью ИК-спектроскопии или других методов изучается строение каркаса и структура активных центров. По полученным данным делают предположения о взаимосвязи механизмов реакции и природы активных центров. Другой подход к изучению механизмов заключается в том, что исследуется влияние изменения структуры исходного углеводорода на каталитические свойства определенного цеолита, состав и условия предварительной обработки которого остаются постоянными. Однако работ в этом направлении выполнено пока сравнительно немного. Было бы желательно, чтобы будущие исследования проводились с учетом двух обстоятельств, которым раньше уделялось недостаточное внимание. Во-первых, надо иметь в виду, что структура поверхности цеолитов очень сильно зависит от условии активации и поэтому каталитические и физикохимические исследования должны проводиться на образцах, активированных в идентичных условиях. Во-вторых, для сопоставления структурных и каталитических свойств необходимо располагать данными о начальной активности катализаторов, которые лучше всего получаются в дифференциальном, а не в интегральном реакторе, [c.115]

Затруднения, которые встречаются на пути понимания механизма каталитического действия в гетерогенном катализе, чаще всего связаны с отсутствием достаточно надежной информации о структуре поверхности катализатора, природе действующих в каждом случае активных центров и их превращениях в процессе каталитической реакции. Эти затруднения особенно велики в случае аморфных катализаторов, химический состав поверхности которых, ее геометрия и атомная структура сильно зависят от условий получения и остаются в значительной степени неопределенными. В наиболее простом для исследования случае должно быть исключено также влияние примесных молекул, которые могут взаимодействовать с активными центрами в процессе подготовки катализатора и в процессе самого катализа. Такая постановка вопроса требует проведения исследования взаимодействия молекул исходного вещества с активными центрами катализатора в условиях вакуума па модельных системах. [c.155]

Из предлагаемых лекций читатель узнает, какие методы могут наиболее эффективно использоваться для определения столь важных свойств твердых гетерогенных катализаторов, как их химический и фазовый состав в объеме и на поверхности, текстурные характеристики. Особый интерес могут представлять разделы, демонстрирующие специфику каждого из методов, благодаря которой выявляются особенности строения и структуры объекта, не доступные для получения иными средствами. Возможности физико-химических методов проиллюстрированы на конкретном примере исследования монолитного катализатора очистки выхлопных газов автомобильных двигателей. [c.7]

При этом образуется только гидразин и водород, тогда как при облучении в жидком состоянии образуются гидразин, водород и азот. Радиолиз циклогексана был исследован на поверхности ряда сорбентов, являющихся изоляторами или полупроводниками [136]. Наблюдалась антибатность в электропроводности катализатора и в скорости образования водорода. При совместном действии излучения и катализатора отмечалось обращение ряда каталитической активности по сравнению с термокаталитическими процессами. На молекулярных ситах различного замещения показано, что при постоянной структуре твердой фазы выход и состав продуктов радиолиза циклогексана существенно зависят от природы катиона [138[. [c.357]

Неудивительно, поэтому, что скорость переноса реагирующих веществ внутри пор, пронизывающих зерна контакта, оказывает существенное влияние на протекание большинства контактных процессов. К сожалению, мы не располагаем пока данными о структуре большинства промышленных катализаторов. Опубликованные в последнее время исследования структуры не сопоставляются с каталитической активностью, а иногда даже совсем неуказываются состав катализатора и область его применения. Подробно исследованы катализаторы синтеза аммиака. По данным Эмметта и Брунауера , поверхность железного катализатора, промотированного окисями алюминия и калия, составляет 6.5-10 см /см , что в случао однородной структуры соответствует диаметру капилляров около 10 см. Внутренняя поверхность силикагелей достигает 5-10 см /см , и преобладающий диаметр пор лежит в интервале 10 —10 см. Некоторые сорта содержат также значительное число и крупных нор. Того же порядка размер пор алюмо- и феррогелей. Внутренняя поверхность активированных углей достигает 8 10 см /г при радиусе капилляров 10 см и меньше. [c.413]

Химический состав аморфных алюмосиликатов характеризуют содержанием оксидов алюминия и кремния. При лабораторных исследованиях наиболее высокую активность проявляли образцы, содержащие 20—30% АЬОз, но при уменьшении этого показателя до 10—127о активность снижалась незначительно. Достаточно активные, стабильные и механически прочные промышленные катализаторы содержат 11,5—12% А Оз, 84% 5102, 0,1—0,3% РезОз и до 1% оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Эти катализаторы имеют тонкопористую структуру удельная поверхность 350—450 м /г, объем пор 0,4— 0,5 см /г, средний радиус пор 2—3 нм. Последующее рассмотрение относится к катализаторам с приведенными характери-. стиками. [c.99]

С целью исследования влияния условий восстановления и эксплуатации катализатора на его фазовый состав и структуру на ми были Проведены рентгеноструктурные исследования различных образцов хромита меди. Параллельно определяли общую и удельную поверхность катализаторов. Исследовали катализаторы ГИПХ-105Б и лабораторного изготовления исходные в окисной форме (температура прокалки 300°С), после выгрузки из реактора по окончании периода индукции, после завершения экспериментов, а также свежевосстановленный и два предварительно восстаковленных образца после окончания работы (табл. 2). [c.63]

Катализаторы, содержащие металл в массивном, а не тонко-нзмельченном или высокодисперсном состоянии, в основном применяются для лабораторных исследований, целью которых является выяснение связи каталитической активности с природой металла или состоянием его поверхности, доступной для газообразного реактанта. По сравнению с обычными нанесенными катализаторами массивные металлические образцы позволяют много легче регулировать структуру поверхности, ее состав. Тем не менее следует всегда помнить, что каталитическая активность массивных катализаторов может отличаться от активности высокоднсперсных образцов в той мере, в какой размер металлических частиц влияет на протекание каталитического процесса. Кроме того, чистые и промышленные катализаторы различаются и в других отношениях. Однако, проводя подобные сопоставления, можно глубже изучить механизм каталитических реакций (одно из обстоятельств, оправдывающих применение массивных катализаторов). Хотя для массивных металлических катализаторов в литературе приводятся многочисленные данные, полученные нри несоблюдении достаточного контроля за составом и структурой поверхности, с точки зрения возможностей современных методов продолжение такого рода исследований мало оправдано. Загрязнение поверхности в настоящее время обычно можно устранить тем или иным путем, а для значительного числа металлов возможен также контроль и за структурой поверхности. [c.109]

Однако на практике получение чистых поверхностей, например, при исследовании гетерогенных каталитических реакций в системе газ - твердое тело, — задача почти невыполнимая. Для многих конкретных каталитических реакций необходим активный катализатор избирательного действия, обладающий высокой термостойкостью. В этих случаях в качестве носителей можно использовать оксиды кремния и алюминия. Получить поверхности определенного типа при этом исключительно сложно, поэтому для оценки процессов, протекающих на поверхности, приходится прибегать к расчетным модельным приближениям. Во всех этих случаях необходимы экспериментальные исследования, которые в принципе можно провести описываемыми ниже методами электронной спектроскопии и т.п. Методы элементного анализа поверхности позволяют определить качественный и количественный состав поверхностного слоя и его состояние. Обычно каталитические реакции сопровождаются различными изменениями поверхности, и для их y ieтa необходимо рассматривать свойства активных центров, структуру промежуточных продуктов, механизм реакции и т.д. Решив поставленные выше задачи, можно будет находить и "проектировать" новые каталитические процессы. [c.40]

Окисноалюминиевые адсорбенты рассматриваются в данном обзоре, поскольку окись алюминия не только является важной составной частью синтетических алюмосиликатных катализаторов, подробно рассмотренных выше, но и представляет собой главную составную часть многих других катализаторов [25], а также сама по себе является важным катализатором. Хотя структура окиси алюминия в соединении ее с кремнекислотой может существенно отличаться от структуры самой окиси алюминия, структурные особенности последней должны быть изучены для ПОЛНОГО понимания строения различных соединений, в состав которых входит окись алюминия. Так, например, если структура этого соединения достаточно выяснена, то можно обнаружить свободную окись алюминия адсорбционными методами. Для предварительного исследования было рещено применить активированную окись алюминия Хершоу. На рис. 30 представлена адсорбционно-десорбционная изотерма для этого препарата. Величина поверхности указанного материала составляет 14 м г, а объем пор — 0,30 см 1г. Форма изотермы довольно необычна, поскольку как адсорбционная, так и десорбционная ветви ее имеют две крутые части при значениях р/ро > 0,5. Очевидно, имеется тенденция к образованию двух гистерезисных петель в области относительных давлений, лежащих в интервале между 0,5 и 1,0. Для активной окиси магния, характеризующейся подобной же величиной поверхности, Цеттлемойер и Уокер [65] получили кривые гистерезиса сходной формы. Изотермы такого типа указывают на наличие двух различных размеров пор или двух различных областей размеров пор. Средний радиус пор, рассчитанный непосредственно из общего объема [c.95]

Ортогидроксид алюминия —-гидраргил-л и т (гиббсит) существует в виде минерала искусственно получается при самопроизвольном разложении щелочных алюминатов или при старении аморфной гидроокиси в сильнощелочной среде. В результате этого гидраргиллит всегда содержит около 0,5% щелочных металлов, что следует учитывать при использовании его в качестве исходного материала для приготовления катализаторов. Исследования показали, что вся вода , содержащаяся в этой гидроокиси, находится в связанном состоянии в виде гидроксильных групп и, следовательно, гидраргиллит имеет состав А1(0Н)з. Гидраргиллит сравнительно хорошо кристаллизуется, образуя довольно крупные кристаллики (50—70 мкм) псевдогексагональ-ной структуры соответственно хорошо окристаллизован-ный гидраргиллит обладает малоразвитой поверхностью. [c.60]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология