[發明專利]一種利用熱分析法評價催化劑的方法

有效

• 申請號: 201710056828.2
• 申請日: 2017-01-26
• 公開（公告）號: CN106770452B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 王宏銘;王安橋;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 王宏銘
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的一種利用熱分析法評價催化劑的方法，通過原位連續檢測程序升溫還原和程序升溫氧化這一對相對過程中的催化劑的差熱信息，可以獲得已知催化性能樣品和未知催化性能樣品的TPR?TPO?DTA測試結果，再根據兩者在TPR?DTA和TPO?DTA曲線中各自的初始峰的峰頂溫度的差值的相對大小，結合已知樣品的催化性能，判斷出未知樣品在同樣的反應條件下的催化性能。

技術領域

本發明涉及一種評價催化劑性能的方法，具體涉及一種利用熱分析法評價催化劑的方法。

背景技術

各種催化劑，尤其是各種金屬和金屬改性的催化劑在煤化工、天然氣化工和C1化學化工工業中被廣泛使用，例如甲烷化過程中使用的鎳催化劑，費托合成中使用的鐵催化劑和鈷催化劑，合成氣一步法制取二甲醚中使用的改性銅催化劑等。采用不同的工藝條件，使用不同的催化劑，同樣是以合成氣為原料，卻可以得到千差萬別的產物。有的反應產物多為烴類，有的反應則更趨向于生成含氧化物。這是由于金屬具有不同的氧化還原的特性，造成H物種和O物種在不同金屬催化劑的表面上競爭演化過程千差萬別，不同催化劑的這種特性上的差異，很大程度上決定了它們在合成氣氛下反應時，反應產物的整體選擇性。當催化劑表面上進行的各種基元反應中，與H物種相關的基元反應占優時，C物種與O物種結合的幾率小，生成物中烴類占絕對主導；而如果與O物種相關的基元反應占優時，C物種有更大概率與O物種結合，形成C-O鍵，生成醇、醛、酮、酸、酯等含氧的化合物。所以，可以通過在線原位連續檢測同一催化劑樣品的氧化和還原性能，快速判斷、篩分出未知催化劑樣品的大致催化性能，實現催化劑的快速篩選。

為了分析出導致不同催化劑性能差異的原因，需要對催化劑樣品進行表征測試，不同的表征方法給出催化劑在不同過程下的一些特性。在種類繁多的表征手段中，有些表征手段的進程是相對的過程，如，在表征測試過程甲中，催化劑樣品的狀態由A變為B，而在表征測試過程乙中，催化劑樣品的狀態是由B變為A，這樣過程甲和乙就互為相對過程。

在現有的這些表征手段的分析過程中，每種表征過程中的參數設置都是要經過優化篩選的，以實現最大程度的精度和分辨率，例如樣品的量，樣品室的升溫速率，處理氣的濃度、流量等；不同的參數設置會導致同一個樣品的某種表征測試給出不同的分析結果，例如，程序升溫還原(TPR)表征測試中，升溫速率設置為較快的參數時，可能會掩蓋一些在較慢的升溫速率下出現的還原峰。產生上述現象的原因在于，表征手段中的參數設置直接影響被測試的樣品在該表征中經歷的動力學的過程，換句話說，催化劑體現出的具體的動力學特征部分受控于表征測試時的參數設置。現有的表征手段的主要目的是比較不同催化劑樣品在某個表征手段中的某個最佳表征參數設置的條件下獲得的一系列結果，判斷催化劑的某個特征對催化性能的影響。這樣的表征模式，對于分析大量催化劑樣品在某種單一表征測試中的性能十分有效；但是，由于不同表征手段中的過程參數設置的不同，造成同一催化劑樣品的不同的表征手段的結果之間無法建立對比的聯系(因為如上所述，在沒有排除參數設置不同帶來的動力學方面影響的前提下，比較同一樣品的不同表征結果缺乏合理性和可操作性。這樣的情況在相對過程型的表征測試手段之間尤為明顯。由于起點和終點之間的相互倒置對應關系，使得比較相對過程型的表征測試結果不僅有價值，也有可操作性，只要建立在同一的外部動力學特征體系之下進行的表征測試，其結果就有可比性。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用熱分析手段，并且將氧化和還原這一對相對過程組合起來進行的催化性能表征的方法。在表征中，將氧化和還原這一對相對過程組合在一起，并使每種過程中的所有參數(除了處理氣的性質參數和組成參數)設置保持一致，以此建立起來的表征分析方法，因為，在樣品經歷的過程中，僅可能存在有化學氣氛的不同，而其他物理性的和動力學相關的參數，例如起始和終了溫度，溫度變化率，處理氣流速，氣體壓力等，都完全一樣，所以，可以把這兩種相對過程的表征結果的數據聯系起來進行對比，并從中得到更高級的信息。由上所述，本發明提供的催化劑性能表征方法，可以對比氧化-還原相對過程中的同一催化劑的不同性能，而傳統的表征測試的結果只能表征評價每種測試過程中不同催化劑樣品之間的性能差異。