[发明专利]微介孔固体材料总比表面积和微孔比表面积的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及测定方法领域，具体地，涉及一种微介孔固体材料总比表面积的测定方法和微孔比表面积的测定方法。

背景技术

催化裂化催化剂是一种典型的同时具有微孔和介孔的微介孔固体材料，比表面积是表征微介孔材料孔结构的重要参数，也是影响微介孔材料性能的重要指标，如比表面积会影响催化裂化催化剂产品在使用过程中的裂化性能和选择性，因此，有效表征微介孔材料的比表面积对微介孔材料的生产和使用具有重要的指导意义。目前国内对多孔固体材料比表面积的表征普遍采用GB/T 19587-2004以及美国标准ASTM D4365-2013，GB/T 19587-2004适用于具有大孔或介孔的多孔固体材料比表面积的测定，且只用于测定材料的总比表面积。而ASTM D4365-2013虽然教导了测定催化剂中沸石比表面积的方法，但是在实际操作中发现采用该方法测试微介孔固体材料时得到的BET方程的C常数经常为负值，因此该方法对微介孔固体材料并不完全适用。在催化裂化催化剂中微孔材料分子筛的占比通常在20％～40％左右，有的分子筛还含有介孔，基质含有丰富的介孔，因此催化裂化催化剂孔结构属于典型的微介孔结构固体材料，且样品的总比表面积中的60％以上由样品中的微孔部分提供，采用现有方法表征时，材料中的微孔比表面不能被完全测量，不但造成材料中的总比表面积偏低，而且造成对材料中微孔部分和介孔部分贡献的比表面积的划分不准确。

发明内容

本发明的目的是克服现有的对多孔固体材料的比表面积的测定方法多适用于孔径较大的大孔或介孔的材料，而对含有较多微孔的多孔固体材料的测定并不准确，并且普遍适用于孔结构较为单一的多孔材料，而对于微孔和介孔共存的微介孔固体材料的表面积测定结果并不准确和全面等问题，从而提供了一种微介孔固体材料总比表面积的测定方法和微孔比表面积的测定方法，采用本发明的测定方法能够很好地适用于微介孔固体材料，并准确地测定微介孔固体材料的总比表面积和微孔比表面积。

本发明的发明人发现，催化裂化催化剂类的微介孔固体材料中60％以上的比表面积来自分子筛提供的微孔比表面积，对微介孔材料中微孔比表面积的表征相当于对催化裂化催化剂中所含的分子筛的比表面积的表征，分子筛的比表面积不但影响分子筛的质量，而且影响催化裂化催化剂生产过程中的加入量，在催化裂化催化剂生产过程中，由于受胶溶剂、盐酸加入量、铝溶胶、焙烧条件以及水洗条件等因素的影响，分子筛的孔结构会受到一定的破坏而影响其比表面积。若不能有效表征催化裂化催化剂中总比表面积和微孔面积，一是不能正确表征产品性能，从而不能正确为用户推荐选择适宜的催化裂化催化剂产品，并且也会造成产品质量过剩，增加生产成本；二是不能准确分析影响产品质量性能的工序或过程从而改进产品质量。因此，本发明的发明人经过深入研究发现了专门适用于测定微介孔固体材料的总比表面积和微孔比表面积的测定方法。

本发明第一方面提供了一种微介孔固体材料总比表面积的测定方法，其中，该测定方法包括以下步骤：

(1)对微介孔固体材料的样品进行脱气处理并测得样品的质量m；

(2)对步骤(1)所得脱气处理后的样品测定吸附等温线，记录多个平衡压力P和饱和蒸汽压P₀，并计算在标准状态下的单位质量样品的吸附量 V；

(3)以P/P₀为横坐标，以为纵坐标，按照式I所示的BET方程绘制BET图，从而得到斜率和截距从而计算得到单层吸附容量V_m和BET常数C，然后按照式II所示方程求得所述微介孔固体材料的样品的总比表面积S_总，

其中σ为测定吸附等温线的过程中所用的吸附质的分子横断面积，N为阿佛伽德罗常数，V₀为标准状态下1摩尔所述吸附质的体积，

其中，在步骤(3)中，所述P/P₀选自0.005-0.05范围内的至少5个点。

本发明第二方面提供了一种微介孔固体材料微孔比表面积的测定方法，其中，该测定方法包括以下步骤：

(i)按照本发明第一方面所述的测定方法得到所述微介孔固体材料的样品的总比表面积S_总；

(ii)选用P/P₀在0.1-0.3的范围内的至少5个点计算所述样品的非微孔比表面积S_M；

(iii)计算所述微介孔固体材料的样品的微孔比表面积S_Z＝S_总－S_M。