专利名称：一种催化剂催化活性的检测方法
技术领域：
本发明涉及催化剂领域，具体而言，涉及一种催化剂催化活性的检测方法。
背景技术：
目前，一般采用清华大学的固定流化床评价装置评价流化床催化剂催化活性。以甲醇制烯烃催化剂为例，在一定温度、压力条件下，甲醇在一定空速条件下通过预先加热充分气化后进入流化床催化剂床层，在规定反应条件下进行裂化反应，生成低碳烯烃及其他物质，然后通过甲醇的转化率、低碳烯烃的选择性和催化剂的反应寿命来判断催化剂的催化活性。但是，在催化剂的生产过程中，特别是在不具备活性评价的条件下，如何对新生产的催化剂的催化活性进行快速有效的质量测试这一难题摆在了我们面前。
发明内容
本发明旨在提供一种催化剂催化活性的检测方法，以一种简单的检测方法即可判断催化剂催化活性的优劣。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种催化剂催化活性的检测方法，上述检测方法包括:步骤S1、将待测催化剂干粉进行XRD测试，得XRD谱图；步骤S2、将同一特征峰在XRD谱图中的衍射强度与在标准XRD谱图中的标准衍射强度进行比较，衍射强度大于标准衍射强度的催化剂为合格催化剂，其中标准XRD谱图为催化性能合格的催化剂在与步骤SI相同的测试条件下得到的谱图。进一步地，上述步骤SI还包括:步骤S11、将催化剂干粉进行压片得到表面平整的待测试片；步骤S12、对待测试片进行XRD测试，得到XRD谱图。进一步地,上述催化剂干粉的粒径为0.1 10 μ m。进一步地，上述催化剂干粉为将催化剂干粉原料在100 130° C下干燥I IOh后得到的干粉。进一步地，上述标准XRD谱图的建立方法包括:采用多个催化活性合格的催化剂作为标准样品，并将标准样品在与步骤SI相同的测试条件下进行XRD测试，得到多个XRD谱图；比对多个标准样品的XRD图谱，确定特征峰；以及将特征峰的衍射强度最小的XRD谱图作为标准XRD谱图。进一步地，上述催化剂为甲醇制烯烃催化剂，XRD测试采用具有铜靶和石墨单色器的XRD衍射仪，测试管压为30KV，管流为40mA，步进角度为0.02°，采样时间为1S，发散狭
缝为1°。应用本发明的技术方案，通过XRD测试得到待测催化剂干粉的XRD谱图，查找出该催化剂的活性成分的特征衍射峰并查找特征衍射峰的衍射强度，根据衍射强度越高催化剂的催化活性越好的原则可初步判断所测试的催化剂的催化活性，因此，即使在不具备活性评价的条件下通过本申请的技术方案即可准确表征出待测催化剂的催化活性的优劣。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。发明人通过对催化剂中主要活性组分的衍射强度进行跟踪监测发现:催化剂中活性组分的衍射强度与催化剂的活性存在密切关联，一般情况下相同测试条件下衍射强度越高催化剂的催化活性越好。因此发明人提出了以下技术方案。在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种催化剂催化活性的检测方法，该检测方法包括步骤S1、将待测催化剂干粉进行XRD测试，得XRD谱图；步骤S2、将同一特征峰在XRD谱图中的衍射强度与在标准XRD谱图中的标准衍射强度进行比较，衍射强度大于标准衍射强度的催化剂为合格催化剂，其中标准XRD谱图为催化性能合格的催化剂在与步骤SI相同的测试条件下得到的谱图。通过XRD测试得到待测催化剂干粉的XRD谱图，查找出该催化剂的活性成分的特征衍射峰并查找特征衍射峰的衍射强度，对比待测催化剂与标准样品在相同的XRD测试条件下得到的XRD谱图中对应特征峰的衍射强度，在不具备活性评价的条件下通过上述简单的方法即可准确表征出待测催化剂的催化活性的优劣。并且，经过活性评价验证后发现，当催化剂的衍射强度大于通过活性评价合格的样品的最小衍射强度时，催化剂的催化活性各项指标均在合格范围之内，当催化剂的衍射强度低于通过活性评价合格的样品的最小衍射强度时，催化剂的催化活性不合格。其中，指催化剂经评价装置评价后，产品的转化率、主要产品的选择性和催化剂的反应寿命达到设定要求的催化剂都是催化性能合格的催化剂，各厂家根据实际生产情况确定的催化性能合格的标准可能会有所不同，但是采用本申请的方法检测催化剂催化活性的技术方案都应在本申请的保护范围之内。在上述步骤SI还包括步骤S11、将催化剂干粉进行压片得到表面平整的待测试片；步骤S12、对待测试片进行XRD测试，得到XRD谱图。压片过程中注意薄片表面的平整性，避免由于薄片表面的不规整引起衍射线的宽化、位移以及使强度产生复杂变化造成测试结果不准确的问题出现。为了避免粉末颗粒不均匀引起消光或微吸收进而造成对衍射强度的产生影响，优选催化剂干粉的粒径为0.1 10 μ m。为了得到更准确的特征峰的衍射强度，优选上述步骤SI中的催化剂干粉为将催化剂干粉原料在100 I 30° C下干燥I IOh后得到的干粉。本发明为了进一步准确判断出所测试的催化剂的催化活性的强弱，优选标准XRD谱图的建立方法包括:采用多个催化性能合格的催化剂作为标准样品，并将标准样品在与步骤SI相同的测试条件下进行XRD测试，得到多个XRD谱图；比对多个标准样品的XRD图谱，确定特征峰；将特征峰的衍射强度最小的XRD谱图作为标准XRD谱图。由于催化性能合格的样品的特征峰的衍射强度也会有所不同，通过建立上述XRD标准谱图然后将所测试的催化剂的特征峰的强度与该XRD标准谱图中的特征峰的强度进行比较，如果高于标准谱图中的特征峰则说明该催化剂为催化性能合格催化剂，且差别越大证明催化性能越好。在本发明一种优选的实施例中，上述催化剂为甲醇制烯烃催化剂，XRD测试采用具有铜靶和石墨单色器的XRD衍射仪，测试管压为30K V，管流为40mA，步进角度为0.02°，采样时间为1S，发散狭缝为1°。在上述条件下对甲醇制烯烃催化剂进行XRD测试，得到的XRD谱图杂峰较少，便于特征峰的比较。以下以对甲醇制烯烃催化剂的测试为例，进一步说明本发明的有益效果。当对其他类型的催化剂进行测试时，本领域技术人员可以参照现有技术和XRD衍射的要求设置相应的测试条件，比如根据能够表征催化剂的特征峰来选择测试角度，根据所需要的精度选择步进角度和采用时间，根据催化剂的孔径大小选择合适的发散狭缝的大小。实施例1将一系列甲醇制烯烃催化剂样品分别充分研磨至粒径在0.1 10 μ m，然后将研磨后的催化剂样品在I 10° C烘干2小时得到一系列待测粉末，将上述待测粉末进行压片处理，得到编号为A1、A2、A3、……、A50的待测薄片，对所有的待测薄片在以下条件下进行XRD的测试。测试条件:Cu靶；石墨单色器；管压为30KW;管流为40mA ;起始角度为I °，终止角度为70° ;步进角度为0.02° ;采样时间IS;发散狭缝:1°。样品XRD扫描结果:活性组分的特征峰2 Θ出现在:7 11°之间，通过寻峰得到上述待测的样品的特征峰的衍射强度在300 2500之间。实施例2将实施例1的 所有待测催化剂采用清华大学的固定流化床评价装置进行催化性能评价，设定评价温度为450° C、评价压力为0.12MPa，甲醇空速为41Γ1甲醇制烯烃催化剂粉末粒径范围30 140 μ m。以使用寿命大于80min、选择性大于82%、转化率大于99%的甲醇制烯烃催化剂为合格催化剂。将评价合格的一系列催化剂样品充分研细后在110° C烘干2小时得到一系列标准样品，将上述标准样品进行压片处理，得到编号为B1、B2、B3、……、B38的待测薄片，对所有的待测薄片进行XRD的测试，测试条件同实施例1测试条件。样品XRD扫描结果活性组分的特征峰2 Θ出现在:7 11°之间，通过寻峰得到上述待测的样品的特征峰的衍射强度在1500 2500之间。将评价不合格的一系列催化剂样品充分研细后在110° C烘干2小时得到一系列待测样品，将上述待测样品进行压片处理，得到编号为Cl、C2、C3、……、C12的待测薄片，对所有的待测薄片进行XRD的测试，测试条件同实施例1测试条件。样品XRD扫描结果活性组分的特征峰2 Θ出现在:7 11°之间，通过寻峰得到上述待测样品的特征峰的衍射强度在300 1500之间。由上述实施例可以看出，催化性能合格的催化剂和催化性能不合格的催化剂其衍射强度有明显的差别，并具有明确的分界线1500，因此，可以确定特征峰的衍射强度在1500以下的催化剂的催化活性不合格，特征峰的衍射强度在1500以上的催化剂的催化活性合格。从而说明采用本发明的检测方法通过特征峰的衍射强度的大小能够可靠第表征催化剂催化活性的优劣。以上仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种催化剂催化活性的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括: 步骤S1、将待测催化剂干粉进行XRD测试，得XRD谱图； 步骤S2、将同一特征峰在所述XRD谱图中的衍射强度与在标准XRD谱图中的标准衍射强度进行比较，所述衍射强度大于所述标准衍射强度的催化剂为合格催化剂，其中所述标准XRD谱图为催化性能合格的催化剂在与所述步骤SI相同的测试条件下得到的谱图。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤SI还包括: 步骤S11、将所述催化剂干粉进行压片得到表面平整的待测试片； 步骤S12、对所述待测试片进行XRD测试，得到所述XRD谱图。
3.根据权利要求1所述的检测方法，所述催化剂干粉的粒径为0.1 10 μ m。
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述催化剂干粉为将催化剂干粉原料在100 130° C下干燥I IOh后得到的干粉。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述标准XRD谱图的建立方法包括: 采用多个催化性能合格的催化剂作为标准样品，并将所述标准样品在与所述步骤Si相同的测试条件下进行XRD测试，得到多个XRD谱图； 比对多个所述标准样品的XRD图谱，确定特征峰；以及 将所述特征峰的衍射强度最小的XRD谱图作为所述标准XRD谱图。
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述催化剂为甲醇制烯烃催化剂，所述XRD测试采用具有铜靶和石墨单色器的XRD衍射仪，测试管压为30KV，管流为40mA，步进角度为0.02°，采样时间为1S，发散狭缝为1°。
全文摘要
本发明提供了一种催化剂催化活性的检测方法。该检测方法包括:步骤S1、将待测催化剂干粉进行XRD测试，得XRD谱图;步骤S2、将同一特征峰在XRD谱图中的衍射强度与在标准XRD谱图中的标准衍射强度进行比较，衍射强度大于标准衍射强度的催化剂为合格催化剂，其中标准XRD谱图为催化性能合格的催化剂在与步骤S1相同的测试条件下得到的谱图。通过XRD测试得到待测催化剂干粉的XRD谱图，查找出该催化剂的活性成分的特征衍射峰并查找特征衍射峰的衍射强度，对比待测催化剂与标准样品在相同的XRD测试条件下得到的XRD谱图中对应特征峰的衍射强度，在不具备活性评价的条件下即可准确表征出待测催化剂催化活性的优劣。
文档编号G01N23/20GK103196931SQ20131015382
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者王长琴, 李艺, 王权, 谢锋, 公磊, 赵建军, 宋书壮 申请人:神华集团有限责任公司, 山东江岳科技开发股份有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司