[发明专利]一种铜锌催化剂中各价态铜含量的测定方法

说明书

本发明涉及一种铜锌催化剂中各价态铜含量的测定方法，属于催化剂活性成分含量测定技术领域。本发明根据不同价态铜氧化或还原性能的差异，结合程序升温还原(H₂‑TPR)测试和程序升温氧化(O₂‑TPO)测试法，得到催化剂的H₂‑TPR曲线和O₂‑TPO曲线，由于不同价态铜还原或氧化的难易程度不同和差异性，在H₂‑TPR曲线、O₂‑TPO曲线上不同价态铜对应的耗氢峰或耗氧峰的出峰位置不同，根据出峰位置并结合耗氢峰或耗氧峰峰面积，分别通过O₂‑TPO联合H₂‑TPR测定(TPO‑TPR)和H₂‑TPR联合O₂‑TPO测定(TPR‑TPO)，得到H₂‑TPR和O₂‑TPO的曲线，进行峰积分处理后得到对应的耗氢峰峰面积和耗氧峰峰面积，计算出铜锌催化剂中零价铜、氧化亚铜和氧化铜的摩尔比，以及催化剂中的铜锌摩尔比。本发明可便捷测定铜锌催化剂中不同价态铜的量和铜锌比例。

技术领域

本发明涉及一种铜锌催化剂中各价态铜含量的测定方法，属于催化剂活性成分含量测定技术领域。

背景技术

铜基催化剂具有较好的催化性能，在脱氢、加氢和氧化反应中广泛使用。在铜基催化剂中，ZnO的加入可以促进铜的分散和还原，增强催化剂的稳定性能，而Cu-ZnO界面之间的相互作用对催化剂活性也有重要影响。铜锌催化剂在工业上已用于催化合成气制甲醇、低碳醇反应、水煤气变换反应等。近年来铜锌催化剂在以CO₂加氢为依托构建起来的C1化学中成为了研究热点，以CO₂为原料合成甲醇、二甲醚、甲烷、低碳醇等可以减少CO₂的排放，对实现碳中和意义重大。随着铜锌催化剂研究工作的深入，催化剂合成方法更加多样，应用领域也不断拓展，大量研究表明，铜锌催化剂中铜主要以零价金属、+1价和+2价盐类或氧化物形式存在，而对于不同催化反应，对催化剂中活性铜价态存在形式的要求不同，因此铜锌催化剂中不同价态铜的测定尤为重要。

目前对铜锌催化剂中各种价态铜的测定，主要是通过X射线光电子光谱(XPS)和俄歇电子能谱进行表征，其精度和准确度比较可靠，可以通过测得各个元素的结合能谱，与标准能谱进行对比并且分峰处理计算，得到表层各元素或同一元素不同价态的比例。但是XPS受制于电子逃逸深度，测量深度一般只有2纳米左右，所以主要测定的是催化剂表层(或表相)的特征，对催化剂体相的定量分析相形见绌。由于表面集聚效应，催化剂表层元素含量不等同于催化剂中真实的元素含量，也表述为体相元素含量。目前没有便捷的方法定量测定铜锌催化剂中不同价态铜的量。

发明内容

本发明针对现有技术中铜锌催化剂中不同价态铜测定的问题，提供一种铜锌催化剂中各价态铜含量的测定方法，即根据不同价态铜氧化或还原性能的差异，结合程序升温还原(H₂-TPR)测试和程序升温氧化(O₂-TPO)测试法，得到催化剂的H₂-TPR曲线和O₂-TPO曲线，由于不同价态铜还原或氧化的难易程度不同和差异性，在H₂-TPR曲线、O₂-TPO曲线上不同价态铜对应的耗氢峰或耗氧峰的出峰位置不同，根据出峰位置并结合耗氢峰或耗氧峰峰面积，分别通过O₂-TPO联合H₂-TPR测定(TPO-TPR)和H₂-TPR联合O₂-TPO测定(TPR-TPO)，得到H₂-TPR和O₂-TPO的曲线，进行峰积分处理后得到对应的耗氢峰峰面积和耗氧峰峰面积，计算出铜锌催化剂中零价铜、氧化亚铜和氧化铜的摩尔比，以及催化剂中的铜锌摩尔比。本发明可便捷测定铜锌催化剂中不同价态铜的量和铜锌比例。