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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 催化反应 » [请教]催化菜鸟请教各位朋友关于CO催化氧化及相关问题，30金币奖励回帖的朋友，谢谢
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hljiang

铁杆木虫 (著名写手)

[交流] [请教]催化菜鸟请教各位朋友关于CO催化氧化及相关问题，30金币奖励回帖的朋友，谢谢

刚入门催化的菜鸟，在此请教各位朋友关于CO催化氧化及相关问题：

1，我用催化剂与石英砂混合做CO催化氧化后，想把催化剂拿出来表征，如XRD等，可是没办法分离催化剂与石英砂了，各位做类似工作的朋友有什么好办法么？

2，石英砂的混合一般遵从什么样的原则？那些催化剂需要加石英砂混合（我目前只做CO催化氧化）？加石英砂的比例是多少？

3，CO催化氧化就是传说中的TPD么？刚才看了一些大家讨论的TPR，TPD，看得云里雾里，真是不太明白什么才是真正的TPR和TPD，请教大家，我平时做的工作是把贵金属负载到载体上去(就是制备催化剂)，制备完了根据文献有时候直接加热条件下抽真空处理，有时候用H2气氛下还原，有时候用O2气氛下氧化处理，完了之后做CO催化氧化，看催化效率。这些分别对应什么，TPD，TPR，TPO？不太懂得对应关系，希望懂的朋友给予指点。

4，我们的装置是自己搭建的，只有一个装置，做所有的，如H2气氛下还原，O2气氛下氧化处理，以及CO催化氧化反应等。我们连了H2，CO，O2，He四种气体。还原的时候用H2/He,氧化的时候用O2/He,CO反应的时候用CO/O2/He，不知道这么用有没有问题，刚才在版上看到有朋友说H2和He不能混合用，因为热导系数太接近了，不知道用了的话会有什么不好的后果？

5，有没有做贵金属负载到载体上并经常做CO催化氧化课题的朋友，如果可以留下联系方式可以多交流，不甚感激！我现在的课题组只有我一个人做这个课题，所以缺乏交流，我又是刚入门，所以希望有朋友可以多探讨交流，感谢！

帖子标题已经编辑，谢谢版主提醒。

[ Last edited by hljiang on 2008-11-14 at 10:32 ]
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岂能尽如人意，但求无愧吾心
1楼 2008-11-13 17:03:59
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ratio

荣誉版主 (职业作家)

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优秀区长优秀版主
★ ★ ★ ★ ★ ★
yutian.35(金币+2,VIP+0):感谢热心应助！
^_^@^_^(金币+2,VIP+0):回答很详细，追加奖励。哈哈
hljiang(金币+2,VIP+0):谢谢帮助！
1、分离的问题非常麻烦，有时就是瞪着眼睛拿个镊子把催化剂再挑出来，或者可以研磨，应为石英砂一般是磨不碎的，然后过筛。我现在的做法是用于表征的催化剂就不用石英砂稀释了。这一点我也没有什么好办法，曾经也想求助的，呵呵。
2、个人认为，混合的原则是：颗粒大小应相同。至于比例嘛，不一定，一般1：1~1：3吧
3、TP=temperature program，升序控温，是一种实验手段，就是使温度按照程序设定变化。TPD、TPR、TPO分别指：程序升温脱附、程序升温还原、程序升温氧化
4、是可以一起用的，我不熟悉你的反应，但是感觉你所说的还原氧化的处理都可以算是对催化剂的一个活化过程，这样处理就相当与在反应前对催化剂的原位还原或氧化，没问题。至于H2和he一起用，又联系到热导系数，可能是在热导检测器上不好区分吧，这个我不太了解
5、我不是……


愚见……
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2楼2008-11-13 18:01:37
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silhouettecn

金虫 (小有名气)

小木虫
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
yutian.35(金币+3,VIP+0):感谢热心应助！
^_^@^_^(金币+2,VIP+0):奖励理由如楼上。欢迎常来指导！
hljiang(金币+4,VIP+0):多谢帮助！不知道您可有相关程序升温的相关ppt或资料可以分享？
1，我用催化剂与石英砂混合做CO催化氧化后，想把催化剂拿出来表征，如XRD等，可是没办法分离催化剂与石英砂了，各位做类似工作的朋友有什么好办法么？

2，石英砂的混合一般遵从什么样的原则？那些催化剂需要加石英砂混合（我目前只做CO催化氧化）？加石英砂的比例是多少？

3，CO催化氧化就是传说中的TPD么？刚才看了一些大家讨论的TPR，TPD，看得云里雾里，真是不太明白什么才是真正的TPR和TPD，请教大家，我 平时做的工作是把贵金属负载到载体上去(就是制备催化剂)，制备完了根据文献有时候直接加热条件下抽真空处理，有时候用H2气氛下还原，有时候用O2气氛 下氧化处理，完了之后做CO催化氧化，看催化效率。这些分别对应什么，TPD，TPR，TPO？不太懂得对应关系，希望懂的朋友给予指点。

4，我们的装置是自己搭建的，只有一个装置，做所有的，如H2气氛下还原，O2气氛下氧化处理，以及CO催化氧化反应等。我们连了H2，CO，O2，He 四种气体。还原的时候用H2/He,氧化的时候用O2/He,CO反应的时候用CO/O2/He，不知道这么用有没有问题，刚才在版上看到有朋友说H2和 He不能混合用，因为热导系数太接近了，不知道用了的话会有什么不好的后果？

5，有没有做贵金属负载到载体上并经常做CO催化氧化课题的朋友，如果可以留下联系方式可以多交流，不甚感激！我现在的课题组只有我一个人做这个课题，所以缺乏交流，我又是刚入门，所以希望有朋友可以多探讨交流，感谢！




对于问题1,建议LZ在做XRD时,先做一下相同质量的石英砂的XRD,然后,再做一下自己催化剂的XRD,分离是没有必要了.因为你根本没有办法分离.
由于不知道你的XRD是什么样,所以,可否进行扣除也没有办法说明.如果你的催化剂出峰与石英没有重叠,可以尝试一下.

对于问题2,加石英砂的目的不知道LZ明白不.一方面是为了避免那类反应放热问题,另外是为建立一个好的气体流通模式,即要求减少反应器壁对催化反应的影响,减少轴向的物质梯度影响.这样就要求催化剂颗粒大小,以及催化剂床层高度与反应器长度有一个很好的比例,由于催化剂量一般比较少,所以,需要加一定量的惰性物质实际以上要求. 如果你的催化量已经满足以上条件,那么,就没有必要再加石英砂了. 这两个条件是.催化剂颗粒与反应器管径的比值必须小于0.1. 床层高度与反应器直径比值应该在5-10之间.

问题三,我想,对于TPD TPR及TPO等LZ应该看一些专业方面的书,如陈诵英等写的催化与吸附.正如二楼所说,这些技术都是所谓的程序升温技术. CO催化氧化并不是TPD,也不是TPO. 一般做TPD或者TPO都是考察吸附物种随温度变化时的脱附现象.如TPD,楼主可能经常会看到CO-TPD, H-TPD等.这就是先在一定温度下吸附物种,然后,升温,得到吸附物种的脱附情况. 而且程序升温技术可以专门做一本书来写,这里根本没有办法完全说清,只能给一个大体了解了.

绝在多数实验都是一台装置接多路气的.这样做的前提是必须保证做不同反应物时,管路没有残余气体.对于H2和He混合的问题,这主要是指做TPR实验, ,一般不建议用H2和He气混合,因为,如果检测器为TCD,由于导热系数太近,由于He的变化产生的影响,有时会反应在H2上,导致出现错误的实验结果,所以,此时建议用Ar做平衡气. 如果用质谱,由于MS检测的M和电荷兰的比值,而4/2=2所以,在质谱有时也会给出错误的实验结果.所以,也不建议用.如果你的实验对于这种差别要求不是很严格,所以,完全可以不用管.再就是Ar或者N2比He便宜很多,从经济上讲也比较合算了.
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学无止境，苦为舟，赋为舵，
3楼2008-11-13 20:12:32
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ratio

荣誉版主 (职业作家)

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优秀区长优秀版主
引用回帖:
Originally posted by silhouettecn at 2008-11-13 20:12:
1，我用催化剂与石英砂混合做CO催化氧化后，想把催化剂拿出来表征，如XRD等，可是没办法分离催化剂与石英砂了，各位做类似工作的朋友有什么好办法么？

2，石英砂的混合一般遵从什么样的原则？那些催化剂需要加 ...

受教了，好强大！！
想问一下：
1、关于第一个问题的解释，您这样做过吗？如果连着石英砂一起做XRD，磨样应该怎样处理呢？？
2、第二个问题中对于催化剂颗粒尺寸和反应管直径比、床层高度和反应管直径比的数值能否推荐点相关资料？我学理的，想多了解一点。

非常感谢！

[ Last edited by ratio on 2008-11-13 at 21:03 ]
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4楼2008-11-13 20:48:26
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silhouettecn

金虫 (小有名气)

小木虫
对于第一个问题,我没有这样做过,但是,实验室其他人有这么做的.因为用的是石英砂,所以,衍射峰很容易确定.这样,只是石英砂的量是一样的,其峰强及位置应该是一定,这样,可以做为本底进行一定的扣除.如果想真正确定,可以做一系列标准.

第二个问题,应该是一个工程问题,我很早以前看过相关文献,现在已经不记得了.但是,许多教程书上都是这么写的,你也可以找一些网上PPT,好像也有这方面的内容.
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学无止境，苦为舟，赋为舵，
5楼2008-11-13 22:38:44
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hljiang

铁杆木虫 (著名写手)
多谢楼上两位大侠相助，很有帮助，已经评分，谢谢。
在此还有几个问题，
1，ratio朋友在2楼说到催化剂与石英砂的混合比例是1:1-3我感觉是不是石英砂太少了啊，我都是1：50-100倍混合啊，混合了之后要放在玛瑙研钵中研磨吗？

2，我看了一点点关于程序升温的资料，总是不太明白，可能没有与实际例子结合起来，所以比较抽象，很难理解和记忆吧。
像我制备的催化剂有时候在H2气氛下还原，有时候用O2气氛下氧化处理，如silhouettecn  朋友说的一样，这些确实只是催化剂催化反应之前的激活处理，处理过程中我甚至都不用MS进行监测，因为我只是进行活化处理，我想监测了也没有意义，是吧？我不知道我这个算不算TPD，TPR，TPO中的一种？
激活完了之后做CO催化氧化，看催化效率。这个算不算TPD，TPR，TPO中的一种？

3，silhouettecn  朋友说到的“两个条件是.催化剂颗粒与反应器管径的比值必须小于0.1. 床层高度与反应器直径比值应该在5-10之间”这个似乎要加很多石英砂啊，我们反应管的直径是8-10mm左右，如果高度是5-10倍的管径，那就要4-5个cm的高度了，看来很高啊

4，看了别人的帖子，做CO催化氧化反应，说买现成的仪器一般用30-50mg的催化剂时气体总流量一般在40ml/min左右，我们的流量计通气体流量太小了不好控制，所以我一般设置是总流量在100ml/min，那么我的催化剂用量大概多少合适呢？

5，还有，请问做CO催化氧化的朋友，你们用的反应器是两端都通气的动态反应装置，还是一端进气，另一端堵住，也就是说CO气体进入了，不能马上出去，而是要停留在反应管内一段时间后再提取出去分析的装置？我看了美国橡树岭国家实验室Dai Sheng老师组的工作可能是那种静态的反应装置？所以不太明白，谢谢指点。
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岂能尽如人意，但求无愧吾心
6楼2008-11-14 10:52:35
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millet176

铜虫 (正式写手)
学习！学习！
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7楼2008-11-14 11:00:34
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ratio

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★ ★ ★
hljiang(金币+3,VIP+0):非常感谢您的详细指点，帮我对TPR增加了一些认识，请多指教！
引用回帖:
Originally posted by hljiang at 2008-11-14 10:52:
多谢楼上两位大侠相助，很有帮助，已经评分，谢谢。
在此还有几个问题，
1，ratio朋友在2楼说到催化剂与石英砂的混合比例是1:1-3我感觉是不是石英砂太少了啊，我都是1：50-100倍混合啊，混合了之后要放在玛瑙研 ...

1、催化剂稀释的问题随着不同的情况是不一样的 ，我所说的也只是个通常情况。至于研磨问题，我认为楼主首先要考虑的是你需要的催化剂粒径是多大，这个和扩散有关的。如果催化剂过细，会造成传质阻力增大，压降飙升，有时甚至是很危险的。另外，我觉得石英砂也不是那么容易就可以研碎的。
2、关于TP，我据个例子吧。催化剂的氧化还原状态对反应有决定性的影响，比如催化剂的活性位是金属，由于一般催化剂制备完后都是氧化物，那么在使用之前就需要先还原，这个时候就会有一个问题：还原过程需要多高的温度？毕竟催化剂在体相 的状态下和高分散的状态下其氧化还原性能是不一样的，而且在催化剂中还存在活性组分和助剂、载体之间的密切相互作用，这些都能反应在催化剂的还原温度上。因此，我们需要做一个TPR，在对催化剂通还原气的条件下进行程序升温，比如从60度升至900度，升温速度控制在10度/分，这样就可以得到如下的曲线：横轴温度，纵轴H2的消耗。这样就可以判断出催化剂的还原温度等等信息。TPO的原理是类似的。TPD是先用吸附质对催化剂进行饱和吸附，然后在程序升温的条件下，使之脱附，做出脱附物质浓度对温度的曲线，从而判断催化剂表面与吸附质相互作用的强弱。
你所说的应该不算是TPR等，这些应该属于催化剂评价的范畴，而TPR等等是属于催化剂表征的范畴（尽管有位老师说过：反应也是催化剂表征的手段之一）。当然，如果你的反应是在程序升温的条件下进行，测定不同温度下的转化率选择性等，可以称之为另一种TPR：temperature programed reaction，程序控温反应（曾经在一篇文献中看过这个提法）。
其他几个问题我也拿捏不准，我也菜，但是爱讨论，hoho。
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8楼2008-11-14 12:34:03
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zhangwengui330

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主
★ ★ ★ ★ ★ ★
hljiang(金币+3,VIP+0):老朋友了，经常给我支招，非常感谢！
^_^@^_^(金币+3,VIP+0):追加奖励！
1，我用催化剂与石英砂混合做CO催化氧化后，想把催化剂拿出来表征，如XRD等，可是没办法分离催化剂与石英砂了，各位做类似工作的朋友有什么好办法么？

答：装料前就可以很好的解决了，就是把石英砂与催化剂分别过筛，得到不同目数的，比如催化剂控制在70-80目，石英砂30-40目，这样混合以后，反应完再用筛子40-50目一筛，下面的就是催化剂，上面就是石英砂了，而且即使催化剂泥化也照样可以筛分开。

2，石英砂的混合一般遵从什么样的原则？那些催化剂需要加石英砂混合（我目前只做CO催化氧化）？加石英砂的比例是多少？
答：石英砂混合一般要结合反应自身特性及反应器特性，一般你首先确定反应器的恒温床层高度，再根据你的进料速度及空速来决定催化剂的装填量，剩余的空间用石英砂填充即可，如果填充过少可能效果不是很好，就得重新调整下你的进料速度。该过程计算下催化剂用量及大致的恒温床层总体装样量可以知道你石英砂需要添加的比例了。

3，CO催化氧化就是传说中的TPD么？刚才看了一些大家讨论的TPR，TPD，看得云里雾里，真是不太明白什么才是真正的TPR和TPD，请教大家，我平时做的工作是把贵金属负载到载体上去(就是制备催化剂)，制备完了根据文献有时候直接加热条件下抽真空处理，有时候用H2气氛下还原，有时候用O2气氛下氧化处理，完了之后做CO催化氧化，看催化效率。这些分别对应什么，TPD，TPR，TPO？不太懂得对应关系，希望懂的朋友给予指点。
答：CO催化氧化不是传说的TPD，你得明白TPD，TPR，TPO也好它们测试基于的核心都是程序升温手段，测试物是催化剂，目的是测试催化剂表面物种分布及相关信息，其过程都是较为单一的物种与催化剂反应。
你说的CO氧化过程不能简单的对应TPD，TPO，TPR过程的，不过你可以把CO氧化过程分解成催化剂与CO反应键连，氧气将催化剂复原的循环一个过程，或者你可以认为是氧气先与催化剂键连，CO将催化剂复原的循环。所以总的来说，TPO，TPR也好是在你的处理过程中属于一个单线程反应，就是催化剂反应了前后是不同的，而实际反应过程催化剂始末状态是基本一致的，构成一个循环。

4，我们的装置是自己搭建的，只有一个装置，做所有的，如H2气氛下还原，O2气氛下氧化处理，以及CO催化氧化反应等。我们连了H2，CO，O2，He四种气体。还原的时候用H2/He,氧化的时候用O2/He,CO反应的时候用CO/O2/He，不知道这么用有没有问题，刚才在版上看到有朋友说H2和He不能混合用，因为热导系数太接近了，不知道用了的话会有什么不好的后果？

答：不好的后果就是灵敏度不够高，不过你H2处理过程好像必要性不大，更换成CO/He处理不是更好？？而且还可以得到一些变化信息。
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9楼2008-11-14 15:46:04
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hljiang

铁杆木虫 (著名写手)
zhangwengui330朋友说的“不过你H2处理过程好像必要性不大，更换成CO/He处理不是更好？？而且还可以得到一些变化信息。 ”

我不明白啊，为什么H2还原过程必要性不大呢，我看别人也都用H2还原，尤其是Dai Sheng课题组的，很多是先还原了，然后在高温下O2气氛下煅烧，以除去催化剂中的有机成分，从而激活催化剂，提高催化性能。

实际上我对自己的催化剂不是很了解，因为我没有对我的催化剂做过TPR，TPO之类的表征，我一般都是参照别人预处理的条件来预处理我的催化剂，然后测试性能。
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10楼2008-11-15 11:25:34
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