촉매 연구에서의 X선 분석

X선 회절(XRD)은 금속 산화물이나 제올라이트 등의 고체 촉매 재료의 대량 구조 및 조성에 관한 정보를 제공할 수 있기 때문에, 촉매의 설계, 개발, 제조에 있어 기본적인 도구입니다. XRD 장치는 FCC 촉매의 제조를 모니터링하기 위해 정기적으로 사용되며, 특히 단위 격자 크기와 결정성 분석에 유용합니다. XRD는 전형적인 회절 측정에서의 피크 폭 분석이나 소각 X선 산란(SAXS)을 사용하여 결정화 크기를 결정하는데도 사용될 수 있습니다. 비결정 재료는 쌍 분포 분석(PDF)을 사용해도 연구할 수 있습니다. 말번 파날리티칼은 정기 분석용 탁상형 XRD 시스템 Aeris와 보다 상세한 구조 분석용 바닥형 XRD Empyrean과 같은 X선 회절 장치를 제공하고 있습니다.

형광 X선 분석(XRF)은 그 높은 정밀도와 재현성으로 인해 다양한 촉매의 원소 조성을 분석하기 위해 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어, 촉매 컨버터 내의 Pt, Pd, Rh, FCC 촉매 공정 내의 Al, Ni, V, Ti, Fe, S, 그리고 제올라이트 중의 Si/Al 비율 등이 있습니다.

XRF는 화학적 비활성을 유발하는 촉매 독소의 존재 및 농도를 검출하기 위해서도 사용됩니다. 여기에는 Cl, S, Sn, 및 Pb 등이 포함됩니다. 형광 X선 분석은 다른 측정 기술에 비해 상당한 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 말번 파날리티칼은 탁상형 XRF 시스템 이벨론 시리즈 및 파장 분산 형광 X선 분석 장치 Zetium, 그리고 온라인에서의 원소 분석이 가능한 Epsilon Xflow 등을 제공하고 있습니다.

X선광전자분광법 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)는 촉매 입자 표면을 봄으로써 촉매 공정 내에서 무슨 일이 일어나고 있는지를 분석하는 방법입니다. 촉매 반응은 화학 결합이 형성되고 반응 중에 단절되는 촉매의 표면에서 일어납니다. XPS는 과학자들이 촉매 표면에서의 원소 조성 및 화학 상태를 볼 수 있게 하며, 여기에는 반응 메커니즘, 활성 부위, 및 비활성화의 배후에 있는 메커니즘 등이 포함됩니다.

X선 흡수분광법(XAS)은 촉매 연구에 있어서 중요한 방법으로, 촉매의 국소 구조와 전자 특성에 대한 상세한 정보를 제공합니다. XPS와 유사한 정보를 제공할 수 있으나, 표면에 국한되지 않고 특정 원소가 벌크 내에서 어떻게 행동하는가도 보여줄 수 있습니다. 이는 중요하며, 촉매 연구에서는 보다 대규모의 스케일에서의 반응을 이해하는 것이 중요하고, 또한 촉매가 다공성 구조에 실려 있기 때문에 많은 반응이 재료의 벌크 내에서 일어나기 때문입니다. XAS는 보통 싱크로트론에서 이루어집니다. 강력한 광원의 이점을 활용하여, 촉매를 분석기에 가져오지 않고도 원위 및 원동 중에 모든 반응을 추적하는 것이 가능합니다.