Физические методы исследования гетерогенных катализаторов

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ        3

ГЛАВА І. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА        5

1.1. Сущность понятия «гетерогенный катализ»        5

1.2. Виды методов исследования гетерогенных катализаторов        8

ГЛАВА ІІ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ        11

2.1. Сканирующая электронная микроскопия        11

2.2. Рентгено-фазовый анализ        13

2.3. Метод БЭТ        15

2.4.        Термопрограммируемая десорбция        17

2.5.        Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия        19

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        22

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ        24

ВВЕДЕНИЕ

Состояние как активной поверхности катализатора, так и структуры его объема в условиях катализа отличается от состояния до или после катализа. В процесс катализа может изменяться химический и фазовый состав катализатора.

Актуальность исследования обусловлена изучением строения поверхностного слоя, объемных и поверхностных фазовых превращений катализатора необходимых для понимания природы селективности в сложных каталитических процессах и выяснения причин нестационарных явлений в гетерогенном катализе. Поэтому необходимость применения физических (спектральных, структурны и др.) методов исследования непосредственно в ходе каталитической реакции очевидна.

Можно выделить две основные задачи, для решения которых применяют физический метод исследования in situ, то есть, непосредственно в  условиях катализа.

1. Выяснение структуры активного центра, фазового состава катализатора и их изменений при катализе.

2. Выяснение структуры поверхностных соединений, образованных реагирующими веществами, и их роли в каталитической реакции.

Для решения первой задачи применяют рентгенофазовый анализ, γ-резонансную спектроскопию, ЭПР и другие методы; вторую задачу наиболее успешно решают методом ИК-спектроскопии.

 По специфике применения физические методы можно разделить на стационарные и нестационарные. В первом случае измерения проводят при постоянных температуре и концентрациях реагентов, в условиях, когда не происходит каких-либо изменений измеряемых величин во времени. В этом случае определяющим фактором является чувствительность метода и менее принципиальным — время измерения.

При нестационарных измерениях наряду с чувствительностью большое значение имеет и быстродействие прибора. Чем меньше постоянная времени  установки, тем более быстрые стадии могу быть измерены, и тем больше информации, в принципе, может быт получено о механизме гетерогенного катализа.

Исходя из этого, была сформулирована тема исследования «Физические методы исследования гетерогенных катализаторов».

Цель исследования: изучение физических методов исследования гетерогенных катализаторов.

Объект исследования – процесс гетерогенного катализа.

Предмет исследования – физические методы исследования гетерогенных катализаторов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать научную литературу по избранной теме.

2. Раскрыть суть физических методов исследования гетерогенных катализаторов.

ГЛАВА І. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕТЕРОГЕННОГО КАТАЛИЗА

1. Сущность понятия «гетерогенный катализ»

Гетерогенный катализ (контактный катализ) – это изменение скорости химической реакции при воздействии катализаторов, образующих самостоятельную фазу и отделенных от реагирующих веществ границей раздела наиболее распространен случай, когда твердый катализ (контакт) ускоряет реакцию между газообразными реагентами или реакцию в растворе. Каталитическая реакция протекает обычно на поверхности твердого катализа и обусловлена активацией молекулярных реагентов при взаимодействии с поверхностью. Поэтому для осуществления гетерогенного катализа необходима адсорбция компонентов реакции смеси из объемной фазы на поверхности катализатора^[1].