催化劑表徵

面向用户、制造商和研究人员的分析型催化材料表征仪器

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据估计,所有商业化生产的化学产品中有90%在制造过程中涉及催化剂。 对催化剂的需求估计约为300亿美元,随着对化学品、聚合物和石化产品的需求增加,加之降低工艺成本、能源使用和排放的需求不断增长,预计未来十年内对催化剂的需求还会增长。 

然而,不仅仅是化学品生产会推动对更优质催化剂的需求, 环境保护的需求不仅推动了对清洁能源的需求,而且也推动了对聚合物和二氧化碳等废料的再利用,这反过来又推动了新的工艺和催化材料的开发。 例如:

  • 用于燃料电池和内燃机的低成本大量制氢
  • 将城市垃圾和塑料转化为生物燃料和化工原料
  • 利用二氧化碳生产新型化学品和聚合物


以上这些需求是在现有需求之上的,现有需求包括优化和生产汽车领域的催化转换器,以及石油化工业所用的更为高效的流化催化裂化 (FCC) 催化剂。 

为什么催化剂表征很重要?

表征对于新型催化剂的设计和开发至关重要,同时对于工艺开发和优化(包括扩大规模和故障排除)也至关重要。 例如,大多数多相催化剂都由位于金属氧化物载体表面的催化活性金属或金属氧化物组成,因此必须优化结构和表面化学特性,以便为相关工艺提供适当的选择性和反应性。 其他诸如粒度、孔隙和表面积等特性对优化扩散和吸附也非常重要。

马尔文帕纳科的解决方案可为您提供哪些帮助?

马尔文帕纳科拥有各种相辅相成的解决方案,用于催化剂材料的物理、结构和元素分析,包括粒度、粒形、Zeta 电位、元素成分和晶体结构:

X射线荧光

X射线荧光(XRF) 由于其高精度和重现性而被广泛用于分析各种催化剂的元素成分。 例如,催化转换器中的铂、钯和铑;流化催化裂化(FCC)催化过程中的铝、镍、钒、钛、铁和硫以及沸石中的硅铝比。 XRF 还可用于检测导致化学失活的催化剂毒性物质的存在和浓度,包括氯、硫、锡和铅。 与其他同类技术相比,XRF分析可以节省大量时间和资金,而马尔文帕纳科马尔文帕纳科提供三个主要解决方案:EDXRF台式系统(如Epsilon 4)、落地式WDXRF系统(如Zetium)和在线解决方案(如Epsilon XFlow)。 马尔文帕纳科还通过其Claisse产品组合为XRF、ICP和AA提供多种样品制备解决方案。

X射线衍射

X射线衍射(XRD) 是用于催化剂设计、开发和生产的基础工具,因其可以提供有关金属氧化物和沸石等固体催化剂材料的整体结构和组分的信息。 XRD系统通常用于监测流化催化裂化(FCC)催化剂的生产,特别是晶胞大小和结晶度的分析。XRD还可用于通过分析典型衍射测量的峰宽或使用小角X射线散射(SAXS)来确定晶粒大小。非晶体材料也可使用对分布分析(PDF)进行研究。 马尔文帕纳科提供两种主要的XRD解决方案:用于常规分析的 Aeris 台式衍射仪,以及用于更详细结构分析的 Empyrean 多功能衍射仪。

激光衍射

激光衍射是一种广泛使用的粒度测量技术,适用于大小介于数百纳米和数毫米之间的材料,可应用于实验室或工艺线上的湿法或干法分散。对于催化剂应用,使用激光衍射生成的粒度数据可用于计算比表面积(SSA),方法是通过将报告的体积分布转换为表面积分布。压力滴定还有助于了解损耗的风险,这是预测流化床反应器中催化剂使用寿命的一个重要因素。马尔文帕纳科的Mastersizer 3000是针对实验室环境中催化剂分析的最常用粒度测量工具,而Insitec可用于生产环境中进行的在线分析。

其他技术

除了上述技术之外,马尔文帕纳科还提供了其他几种催化剂分析解决方案,包括用于评估颗粒分散体大小和稳定性的Zetasizer和利用图像分析技术来确定粒形和粒度分布的Morphologi 4。Morphologi 4 还配有集成式拉曼光谱仪,可提供颗粒的特定化学信息。

我们的解决方案

Zetium 系列

对催化剂材料进行元素分析
Zetium 系列

Morphologi 4

催化剂材料的粒度和粒形分析
Morphologi 4

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