הבנה של Catalyst Support Morphology

(הופנה מהדף ⁇ ) (הופנה מהדף ⁇ ) (הופנה מהדף ⁇ ) (ה)) (הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (החומרים) ו-(החומרים של זרז) הם בדרך כלל חומרים גמישים או חלשים (Dolials) אשר מספקים את גודל הפחמן-sur-Fite) לפיזור רכיבים פעילים באופן משמעותי כגון מתכת חלקיקים, תחמוצפים (D2Flic).

המונחים: key Morphological Parameters

(ה) מפואר (ה) הוא קוהרטיות (החלק) של מפוזרים (החלק העליון) מעלה את שטח פני השטח הפנימי הזמין, אך הגודל והקישוריות של הנקרס חשובים באותה מידה.FLT:0Micro ⁇ FLT (FLT) חומרים מהירים (Flastic) והופכים את החומרים להפחתה מהירה של LT5 (Flastic) אך ורק ל-Flastic) של חומרים (pse-Flastic) באופן טבעי (Flastic) של חומר LT5)

משפחות תמיכה נפוצות

אלומיניום משמש נרחב בשל יציבות תרמית שלה, מבנה טונהפול, והתאמה עם מתכות רבות פעיל. Silica תומך להציע טוהר גבוה והגדרה היטב mesoporosity (למשל, SBA-15, MCM-41). Zeolites הם גבישי aluminosilicates עם micropores אחיד המאפשר שיתוק בצורת-selective מספק שטח גבוה מאוד (אוטגני) כדי להיות תגובה כימית מושלמת עבור תכונות מתכתיות.

השפעה על תהליכי Diffusion

(הופנה מהדף ⁇ ) ⁇ (ה) ⁇ (ה) ⁇ ) ⁇ (המבנה הפיזי של תמיכה) קובע אם דיפוזיה מתרחשת ב-FLT:0bulk גז / liquid ZoneFLT:1 (מחוץ לחלקיקים), בתוך FLT:2ma- ו mesoporesphird) 3 (שם מחסנים: מחסנים או מחסנים (DVolffusion)

סוגים של Diffusion ב-Forous Catalysts

(ב) בלבוש גדול, שבו מתרחשת הדרך החופשית של המולקולה קטנה בהרבה מהקוטר הפודוס, רגיל (FLT:0) מטבולי של פיזור הדם (FLT:1), נשלט על ידי המולקולה הגדולה של קוגניציה (Frefusion) ומולקולות (Frevenus) הן דומות למולקולות של ריצוף חשמלי (FLT) באופן קבוע (FLT) ומולקולות , כאשר הן לעתים קרובות יותר ממולקולות מורכבות מ-DVerpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherpherlimate) הן מ-Flastic).

פומפיוס, Pore Size Distribution ו- Diffusion rate

תמיכה עם תפוקות גבוהה ואזורי פני השטח גדולים בדרך כלל להקל על דיפוזיה טובה יותר, אבל היחסים הוא ניואנסד. A דו-ממדי בגודל הפצה - עם מאקרו-או mesopores הפועלים כמו כבישים תחבורה ומיקרו-פוחיות לספק שטח על פני השטח גבוה - יכול לשפר באופן דרמטי את ההעברה הכוללת של מסה 1.לדוגמה, zeolites היררכימיים תוך שילוב גבישי מיקרו-פולנס עם מוגבלות אשר הציגה על ידי גירוי עמוק יותר, על ידי גירוי עמוק, לעומת הסתברות גבוהה, לעומת הסתברות גבוהה יותר, לעומת זאת, לעומת פיזור של 1Floric אורך תגובה נמוכה יותר, מאשר ירידה של 1Frind, לעומת פיזור גבוה, לעומת ניגודיות גבוהה, לעומת פיזור של 1 - יכול להיות יעיל יותר, מאשר פיזור גבוה יותר, לעומת פיזור של 1Frinic.

טוריוטות וחיבוריות

( ⁇ ) הוא גורם גיאומטרי המתאר כמה הנתיב המתפתל הוא אורך על ידי רשת הנקבובית. A tortent Path מפחית את ההתאמה היעילה (D eff= D bulk * ⁇ / ⁇ , שבו ⁇ הוא שטח אדפטיה / RUS) עבור תמיכה עם אדפטיות מקושרות גבוהה, ⁇ עשוי להתקרב 2-4; עבור גסות מת או מכווץ (Facture) ו-Facreic) ⁇ d (Ric) ⁇ d) ⁇ d) ⁇ d) ⁇ (Ric) ⁇ (Ric) ⁇ vreligic) ⁇ d) ⁇ d) ⁇ (Ric) אך ורק 2-Freligic) ⁇ d) ⁇ d) ⁇ vrevrelifreligicervreligicervreligicial) ⁇ (Ricial) ⁇ (Ricial) ⁇ (Ricial) ⁇ (R.

קינטי ותמיכה במורפולוגיה

המורפולוגיה של התמיכה משפיעה ישירות על קינטיקה התגובה על ידי שליטה על האופן שבו מגיבים במהירות להגיע לאתרים פעילים וכיצד מוצרים לעזוב.אפילו באותו שלב פעיל, תמיכה עם מורולוגיות שונות יכולה לייצר תדרי מחזור שונים באופן דרמטי (TOF) ואנרגיות הפעלה לכאורה.

גישה לאתר Active Site Access and Dispersion

עבור טעינה מתכתית נתונה, תמיכה עם שטח פני השטח גבוה ו poresed היטב מאפשר חלקיקים קטנים יותר ופיזור מתכת גבוה יותר.זה מגביר את מספר אטומי משטח נגיש - האתרים הפעילים.עם זאת, אם חלקיקי מתכת להיות לכודים micropores כי הם בלתי נגיש להגיב, אתרים אלה לתרום מעט התגובה הכוללת.

הגבלות העברה והעדפות פסיכוטיות

כאשר דיפוזיה היא איטית יחסית לשיעור התגובה האינתיטריאנית, ריכוז ⁇ מתפתח בתוך חלקיק הזרז.ה-FLT:0Thiele ModuluscinFLT:1 ו-FLT:2 יעיל גורם תמיכה ב-DLT3, לעומת זאת, הוא גם משקף את המגבלות הקלות (preprepreic Repation) (Ric Repine) (Ric Repine) (Ric Repine)) (Ric Repine)) (Ric Rep Repine)) (Ric Rep-1 פעמים) ו-Dipine) (Ric Rep Repine) (Ric Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Rep Retrad Repine) (Rine) (Ric Reduction) (Ric Reduction) (Rine) (Rine) (Rine) (Ric Reduction) (Rine) (Rine) (Ric Repten) (Rine) (Ric Repten) (Rine) הוא גם כן, כלומר, כלומר, כלומר

צורה של בחירה ו- Molecular Sieving

Zeolites ומיקרו-אנתרופולוגיה אחרים יכולים לכפות את ה-FLT:0shapeסלקטיביות (FLT:1), שבו רק מולקולות בגודל מסוים וצורה יכולים לגשת לאתרים הפעילים הפנימיים.זה חיוני בתהליכים קטנוכימיים כגון סדקים קטליטיים נוזליים (FCC) ואת האמרה של אלקנס.

התחדשות והתחדשות

מורפיולוגיה גם משפיעה על הרתעה זרז פענוח.קולה קולה או חטא של חלקיקים פעילים יכול לחסום pores, במיוחד במיקרו-פוחיות צר. תמיכה עם mesopores מקושרים נוטים לעבור ניתוק איטי יותר כי מבשרי קולק יכולים לטבול יותר בקלות.התחדשות על ידי חמצון או פתרון כביסה יעילה יותר כאשר רשת pore מאפשרת גישה טובה לאתרים deactrererere של פעילות גופנית, כך יכול להפחית את עלויות התפעולית.

תכונות תמיכה מורפולוגיה

כדי לעצב באופן רציונלי תומך, אופי מדויק של תכונות מורפולוגיות הוא חיוני.שילוב של טכניקות מספק מידע משלים:

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ physisorption (הטוב/BJH)FLT:1 - מודד שטח משטח ספציפי, נפח נקבוב, וחלוקה בגודל של מיקרו-וטווח.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) scanning אלקטרו-מיקרוסקופיות (SEM)FLT:1 - הדמיה של צורת חלקיקים, תכונות משטח חיצוני, ומבנה מאקרו ⁇ .
  • (FLT:0) Transmission אלקטרוני microscopy (TEM)cioFLT:1) - מגלה מבנה צוואר פנימי, גודל חלקיקים, וחלוקת של שלבים פעילים בקנה מידה ננומטר.
  • (ב) [15] ,9-ray diffraction (XRD) ,9171) מזהה שלבים גבישיים ויכול להעריך את גודל קריסטל באמצעות משוואה שרדר.
  • (FLT:0) Helium pycnometryFIRLT:1) - מודד את צפיפות האמת של המסגרת המוצקה, בשימוש עם צפיפות גדולה כדי לנפיחות.
  • (FLT:0) ⁇ שדה שדה (PFG) NMRFLT:1 - צעדים ישירות מזהמים של מולקולות בדיקה ברשת הנקבובית, הניב מידע על טוהר וקישוריות.

שילוב שיטות אלה מאפשר לחוקרים לבנות תמונה מקיפה של אדריכלות תמיכה ולתאם אותה עם ביצועים קטליטיים.לדוגמה, מחקר שנעשה לאחרונה השתמש בפרסומות חנקן ו- TEM כדי להראות כי הירוארכיאליים ZSM-5 zeolites מסונתז עם templating פחמן הציג עלייה של 10 כפול בפעילות קטליטית עבור אליטליזציה של benzene בהשוואה ZSM-5, המיוחסת להפחתה של 4FIRST (FRE) ב-FRE (R) ב-DV).

תכנון תמיכה לביצועים אופטיים

הבנת הממשק בין מורפולוגיה, דיפוזיה, וקנטינים מנחה את ההנדסה של תמיכה כי למקסם את יעילות הקטליטית.חומרים מודרניים מציעים אסטרטגיות רבות להתאים את המורפולוגיה בקנה מידה רב.

פומפוזיות היררכית

Hierarchical תומך באינטגרציה מיקרו-, meso-, ומאקרוpores לשלב שטח פני גבוה עם תחבורה המונים יעילה.מתודולוגיות כדי ליצור zeolites היררכי כוללים desilication (טיפול אלקליין), ניצולי בעיות ושימוש בתבניות קשות או רכות (למשל, צינורות פחמן, פולימרים, גולשים).

בקרת התפלגות גודל Pore Size

התקדמות בכימיה sol-gel, self-assembly, ו שכבת אטומית (ALD) מאפשרת שליטה מדויקת על גודל pore.לדוגמה, SBA-15 silica ניתן לסנתז עם mesopores מ 5 עד 30 nm על ידי שינוי תבנית copolymer וטמפרטורה הידרותרמית כאלה הם אידיאליים לתמיכה אנזימים, שבו הפוד חייב להיות קוטר גדול מספיק כדי למנוע תגובה דלקתית (npine) בטמפרטורה יציבה של 5.

החלפה ו-Competing

פני השטח הפנימי של התמיכה יכול להיות שונה מבחינה כימית כדי לשנות דיפוזיה וקנטינים.לדוגמה, ציפוי הקירות pore עם שכבה דקה של תחמוצת אחר (למשל, TiO2 על סיליקה) יכול לשנות את הידרופילנטיות פני השטח / לחות, המשפיעה על המודעות ופיזור של מולקולות פונקציונליות אורגניות יכול להציג אתרים מחייבות או למנוע תגובות חד-פעמיות אלה חייב למנוע מחסומים אחידים.

שינג והפקה

זרז תעשייתי אינו משמש כמו אבקות רופפת אבל מעוצבים לתוך אגן, extrudates, ספירות, או מונוליטיות.תהליך עיצוב מציג מאקרופורוזיות נוספות ויכול לשנות את אורך הטבול האפקטיבי. לדוגמה, משולש-לו extrudates מציעים שטח גאומטרי גבוה יותר לנפח בהשוואה lincydral pellets, צמצום של מגבלות חיצוניות וספק חמצן נמוך מאוד.

עיצובים ו- Core-Shell Designs

מחקר עדכני חוקר את הליבה-shell תומך איפה קליפת ⁇ מקיפה ליבה צפופה. עובי הקליפה יכול להיות מכוון לקצר נתיבי דיפוזיה תוך שמירה על צפיפות אתר פעילה גבוהה. Yolk-shell מבנים עם ליבה מובנת בתוך קליפת ⁇ חלולה לספק סביבה ננולוגית מוגבלת שמשפרת אתסלקטיביות ויציבות.

השלכות מעשיות בתעשייה

העקרונות המפורטים לעיל יש השלכות ישירות על תהליכים קטליטיים באנרגיה, תיווך סביבתי, וייצור כימי.

  • (FLT:0Petroleum refiningFLT:1) זרז FCC להשתמש zeolite Y microspheres עם mesopores הוסיף כדי לשפר את הפיזור של פחמימנים מרובי.
  • (FLT:0) שיתוק אווירי:1 ; 3 זרזים עבור רכב exhaust להעסיק ceria-zirconia תומך עם יכולת אחסון חמצן גבוהה מבנה pore אופטימיזציה כדי לקדם דיפוזיה מהירה של CO, NOx, ו הידרוקרבן.סינון מסננים חלקיקים חלקלק (Fs) עם קירות קרמיקה להסתמך על התמיכה מורפיום כדי לאפשר מלכודת גז.
  • (FLT:0Chemical synthesisFLT:1) - במימן של כימיקלים דקים, תמיכה מורפולוגיה משפיעה עלסלקטיביות על ידי שליטה על זמן המגורים של ביניים ליד אתרים פעילים. pd על פחמן meso ⁇ מראה יותרסלקטיביות עבור מימן חלקי של alkynes בהשוואה ל- Pd על פחמן מיקרו- ⁇ , כי הכוחות האחרונים מגיבים ל poresogenres צר שבו overhydration הוא מעדיף (Faltheni:2Chemical; 3CVal הנדסה 2016)
  • (FLT:0) חידוש אנרגיה מתחדשת FLT:1 - זרז אלקטרוכימי לתאי דלק ואלקטרוליטייזרים דורשים תמיכה מורולוגיות המאפשרות העברת אלקטרונים והובלת המונים. Carbon תומך בפוטרופיות היררכית (למשל, פחמן שחור, פחמן, גרפן אווירגלי) מפותחים כדי לשפר את הביצועים של זרזי מתכת של קבוצת פלטינה.

כיוונים עתידיים

השדה נע לכיוון (FLT:0) עיצובים של עיצובים וחסמים דיפוזיה בקנה מידה אטומי, בעוד מודלים ברשתיים ודינמיקה של נוזל חישובי (DFT) יכול לחזות אנרגיות של מודעות וחסמים דיפוזיה בקנה מידה אטומי, בעוד מודלים אופטימיזציה מודלים של רשתות דינמיקות מונוליטיות (CFD) הדמיה של תחבורה מעבר לחלקיק.

גבול נוסף הוא (FLT:0) מורולוגיה דינמית (FLT:103) תמיכה שמשנה את המבנה שלהם בתנאים תגובה.לדוגמה, תחמוצות מופחתות כמו CeO2 יכולות לעבור מעברים שלב שמשנים נפח ומבנה פני השטח (FLT:2in OperandoFLT 3: הבנה וניצול שינויים כאלה עלולים להוביל להתאמה אישית כי זרז עצמי תחת תנאי הזנה משתנים.

היחסים בין מורפולוגיה תומכת, דיפוזיה, וקנטינים הם אזור עשיר ומתפתח של מחקר.על ידי שילוב של אפיון מתקדם, בקרת סינתזה, ומודל תיאורטי, החוקרים יכולים לתכנן תמיכה כי לדחוף את גבולות הביצועים הקטליטיים.עבור סקירה מקיפה של טכניקות אפיון עבור זרזי ⁇ , תוכנית NIST על חומרים ⁇ מספק הנחיות מפורטות (FLT:NIST של חומרים לזיהוי מלא של חומרים מטוהרים 1FLT).

(FLT:0note:03: ⁇ 1) הקישורים הניתנים הם דוגמאות ייצוגיות; הקוראים מעודדים להתייעץ עם הספרות האחרונה לפרטים ספציפיים התחום.המשך החדשנות בתמיכה מורפולוגיה ללא ספק יניבו זרזים יעילים יותר, סלקטיבית, עמידים, עם יתרונות מרחיקי לכת לקיימות ולפרודוקטיביות תעשייתית.