利用XRD研究催化剂领域

我們在本頁面中討論了催化材料如何根據元素組成進行特性化，顆粒大小和形狀的測量對催化劑的填充、流動和表面積的重要性。在這裡，我們將更深入地探討催化劑的內部晶體結構以及催化劑材料的反應表面上原子和離子之間發生的事情。

X射線衍射（XRD）是理解材料晶體結構的最強大分析方法之一，在確認催化劑成分及研究催化劑運作期間晶體結構變化方面發揮著重要作用。

如鉑納米顆粒這樣的簡單單一元素催化劑，若不使用烧结和广角散射（SAXS和WAXS）來接入Empyrean，其自身不會泰然成為令人興奮的XRD研究對象。可以一次性測量顆粒大小並確認相和單位胞參數。

大多数催化剂由结构精良的多相无机物质组成。这些应是在自身生产和后续使用过程中形态和化学性质保持机械上坚固且化学上稳定的化合物。XRD在从新催化剂候选研究项目到使用中及使用后催化剂材料的质量检查中起着重要的作用。因此，Malvern Panalytical提供了用于从详细研究到质量控制快速自动化处理的大量XRD仪器，适用于各种环境和各种工作流程的测量。

催化剂的晶体学

在Aeris和Empyrean设备上可以进行这种有效晶体物质的晶体结构研究。最常见的测量是确定晶体结构变化、非晶对晶体比例，以及识别多相混合物的相和组成。Empyrean还可用于调查晶体单元的应变细微变化。通过PDF（双分布函数）分析，使用称为“总散射”的高级测量方法，也可以研究无定形或存在高缺陷的结构。由于检测器的高灵敏度，以前只能在同步加速器X射线源观察到的总散射轮廓现在可以在实验室中收集和分析。

有时，催化剂是高贵金属等催化元素“载入”到多孔无机基质的组合物。X射线衍射对新的原子存在引起的晶格变化非常敏感，是一种测量载荷对结晶基质完整性影响的好方法。

某些催化剂材料被设计为在晶格内具有多孔性，与相互连接的通道一起提供增加的表面面积以促进催化反应。设计的介孔基板和MOF（金属-有机框架材料）等新材料总是展现新颖而令人兴奋的潜力。催化剂材料中通常所需的微孔、介孔和纳米孔高度排列，且在不同长度尺度上存在，提供复杂的表面系统，从而比致密材料提供更大的催化活性。除XRD结构增强外，Empyrean XRD系统中可使用SAXS，临界入射SAXS（GI-SAXS）和反射测量等X射线散射方法。它们共同研究了从晶格空隙到纳米孔的多孔尺度化。

運行中的催化劑观察

对催化剂系统的初期研究通常涉及原子和分子层面的机制理解。然而，当应用于实际场景时，催化剂环境可能变得更加复杂。例如，为减少反应器停机时间，可能需要在逐步变化的物理和热条件下操作催化剂。使用Empyrean可以在不同模拟反应器条件下进行操作性相位或结构分析测量。通过这种类型的实验室研究来理解和映射安全的温度-压力-化学制度可在后续阶段节省时间和成本。

晶体学家总是快乐的

总之，催化剂为晶体学家提供了许多令人愉悦的研究素材。新型无机材料本已是晶体学家的梦想，添加多孔性和操作性研究后，使用X射线衍射仪可享受的乐趣无穷无尽。

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