表面酸性检测方法

固体催化剂表面酸性的测定方法有很多种，主要有指示剂法、光谱法、碱性气体吸附法和量热法，以下具体介绍各种方法。

1．滴定法

酸性表征最常用的是正丁胺滴定法，但是该法只能用于白色或浅色固体酸性的测定。滴定法在催化剂表面碱性的表征中可以说是唯一公认、简单的方法。

2．TPD 技术

TPD 技术在催化剂表面酸性质中的应用是TPD 技术应用中最常见、最重要的应用之一。碱性气体吸附-色谱程序升温脱附技术的优点有：可以原位进行、设备简单、重复性好，固体催化剂表面酸量、酸强度以及酸强度分布等信息可以同时获得。致命弱点：不能区分酸种类（但是我见过在常规NH3-TPD 过程中通入3h 左右的水蒸气可以通过峰的消失来确认酸种类的报道，感兴趣的虫友可以查查文献），另外，其准确性较差，特别是在吸附质有分解的情况。

ps ：采用峰面积确定酸量并不是十分准确，因为实际TPD 曲线并不太规整。若只是获取催化剂整个脱附过程中酸总量，则可以采取酸碱滴定法；此法也可以用于确定酸性位分布均匀的催化剂的酸强度分布（在每个脱附峰结束时，重新换新鲜溶液吸收尾气）。

同理，CO2（或其它酸性气体）-TPD 技术可以用来表征催化剂表面的碱性。

3．热重程序升温热脱附技术

热重程序升温热脱附技术与TPD 技术的具体操作过程基本相同，区别在于前者以质量的变化衡量酸碱性，而后者以色谱检测脱出的吸附气体。热重程序升温热脱附技术则可以克服TPD 技术中吸附质可能分解的缺点。

实例：（1）庄姜华等采用热重法分析了HZSM-5分子筛催化剂的表面酸性（庄姜华，沈昌宁，工业催化，1994，4：59. ）；

ps ：若将TG 与DTA 曲线结合通过简单的数据处理还可以得到酸强度的具体分布情况。其具体处理方法为：TG 曲线表示程序升温下的脱附碱量x ，DTA 曲线上的脱附峰面积S 表示程序升温下的脱附吸热量。因而程序升温每变化dT ，就可由脱附DTA-TG 曲线求出对应的dx 和dS 值，然后由dS/dx对x 作图可以给出不同酸强度的酸量，总的吸附碱量可作为催化剂的总酸量。这种方法具有快速、简便且同时可以获得酸强度分布的信息。

（2）刘金香等采用热重法分析了Mn/γ-Ａl2O3催化剂的表面碱性（李明， 刘金香， 现代科学仪器.1999(5).-36.）

4．FTIR 技术

利用红外光谱表征催化剂的表面酸性是红外光谱在催化研究领域中最常用、最成熟的应用之一。与其它表征催化剂酸性的方法如碱滴定法、差热法、碱性气体脱附法相比，其不仅能够表征催化剂表面的酸性强弱以及量，而且还可以有效地区分L 酸和B 酸，是目前区分催化剂表面酸性类型的最为有效的方法之一。

利用红外光谱研究表面酸性常常利用氨、吡啶、三甲基胺、正丁胺等碱性吸附质，其中应用比较的广泛的是吡啶和氨。如果巧妙地利用氨、吡啶等有机碱分子的大小和强度的不同，可以进一步考察固体酸的空间效应和酸强度及分布。

5．Raman 技术

目前拉曼光谱在催化剂表面吸附行为研究中的主要用途之一就是以吡啶为吸附探针对催化剂的表面酸性进行研究。其已经成为红外在表征催化剂表面的化学吸附以及识别B 酸和L 酸的有效补充。 [Schrader G L，Cheng C P，J. Phys Chem．1983，87：3 675.]

6．紫外反射光谱技术

测定固体催化剂酸性中心的方法有许多种，目前最多采用的吸附吡啶红外光谱法辨别B 酸和L 酸，但是该法对于吸附吡啶的π-π*谱带的研究有所欠缺，其则需要借助于紫外反射光

谱。

酸性固体上吸附吡啶的π-π*谱带漂移依赖于吡啶和酸部位之间的键，因为π-π*谱带具有较大的消光系数，所以紫外反射光谱是一种灵敏度较高的检测酸部位的方法。通常吡啶蒸气的π-π*紫外跃迁出现在249.5nm ，但当其一旦被酸性固体吸附后，π-π*跃迁带则移动至260nm 左右，几乎与酸性溶液中质子化了的吡啶的谱带位置相同。所以根据固体催化剂吸附吡啶后在260nm 的吸附吡啶的量可以测定催化剂表面的酸量。

Kageyama 等采用紫外反射光谱技术研究了SiO2和Al2O3的固体表面酸性。

7．XPS 技术

固体酸部位和强度的确定是酸性催化剂活性位研究的一个重要方面。为了阐明它们的催化作用，区分B 酸和L 酸常常是必要的。而根据催化反应的实际需要，有时希望调配催化剂固体表面L 酸和B 酸的相对量。一般酸性位的种类均利用碱性气体吸附红光谱法加以区分。最近也有采用XPS 技术来区分分子筛的B 酸、L 酸的相对强度，其方法是：首先在室温、真空条件下使吡啶分子沉积在分子筛上，然后在-90℃下用XPS 记录N1s 峰。实验结果表明，N1s 存在两个峰，彼此相隔2eV ，它们均属于氧化态。经分析其中结合能高的一个同B 酸有关，结合能低的一个与L 酸有关。这是因为此处B 酸意味着催化剂固体表面有质子存在，吡啶中的N 接受了质子而氧化，这样吡啶分子带正电吸附在B 酸部位上；而L 酸意味着固体表面存在着接受电子对的部位，吡啶中的N 有一对自由电子，可以与L 酸部位共价或配位，这样吡啶中的N 的外层电子总的来说远离了一些，N 也氧化了，但并不像在B 酸部位上接受质子而氧化那样强烈。目前采用XPS 区分酸性位及其强弱还只是半定量的，尚需进一步发展和改进对样品的处理方法。

8．1H NMR技术

分子筛中的酸性可分为布朗斯特酸和刘易斯酸，它们对多相催化有着十分重要的作用。用1H NMR 方法可直接检测来自与骨架铝相连的-OH 基因的布朗斯特酸。通常氢型沸石分子筛中的1H 核的谱峰有四种情况：第一种是来自于晶体表面和晶体缺陷中的非酸性Si-OH ，化学位移在1.3-2.0ppm ；第二种是来自于非骨架铝中的Al-OH ，化学位移在2.4-3.0ppm ；第三种是来自于有酸性的骨架中Al-OH ，化学位移在3.7-5.8ppm ；第四种是来自于残余的NH4+，化学位移在6.5-7.4ppm 。魔角旋转和CRAM PS 技术是测量B 酸较成功的方法，但对高硅含量的分子筛来说，被吸附CO 的 13C NMR 是L 酸最好的探针，其化学位移与SiO2/Al2O3 有明显关系，且线宽随铝含量的增加而增宽。

催化知识普及、探讨系列帖第2帖——氧物种

为了认识催化氧化反应的规律性，了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用，无疑是我们关注的问题之一。

（1）氧吸附态

氧在催化剂表面上的吸附极其复杂，有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附，且氧原子可以进入金属晶格内部，生成表面氧化物。

一般在氧化物上主要存在的氧物种有：分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。

相互转化关系：

分子氧O2分子吸附氧O2-原子吸附氧O-表面晶格氧O2- 更为具体：

O2(g) O2(s) O2-(s) O22-(s) 2O-(s) 2 O2-(s) 活性

O-(s) >O22-(s)> O2-(s)

（2）氧物种表征

现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有：电中性的氧分子物种（O2）ad 和代负电荷的氧离子物种（O2-分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-晶格氧），这些氧物种可以采用电导、功函、ESR 以及化学方法给与测定。

以分子氧形式进行化学吸附时，氧物种的电导不变，而以离子氧形式进行化学吸附时，常常伴以很明显的电导变化，并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷，使功函随之增加，所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。

对于离子氧O-和O2-（2为下标，分子吸附氧），可以借助两者在ESR 谱上的不同信号而加以区别。

更为准确的方法是：核自旋I=5/2的同位素17O ，其在吸附时，ESR 谱有精细结构。如吸附态为O-物种，其精细结构由6条线组成（我在测CeO2表面氧时，发现奇怪现象：550度焙烧后的氧可以观测到典型的 O-、O2-谱线；但是650度焙烧的氧出现6条谱线，我只是常规的ESR ，没有采用同位素，为何也出现6条谱线，晕！！！），而吸附态为O2-物种时，由于未成对电子和两个17O 核作用，精细结构为11条谱线。

离子氧O2-（晶格氧），可以根据吸附时计算出的平均电荷数，即所谓的化学法确定。

氧物种表征在催化专业一般采用的是ESR ，而像LEED 、ESCA 光谱法、电导、功函、化学方法（联氨法）没有接触过（这方面内容哪位虫友了解麻烦补上）。采用TPR 、TPD 验证ESR 并与其表征的物种相对应，从而进一步探讨氧物种与活性的关系。另外，IR 、XPS 也可以用来表征氧物种！

一般认为，吸附态的O2或O2-等氧物种脱附峰温Tm 值低于200度。

下面三幅图为CeO2的氧物种的表征图！！（我做的，非标准谱图，仅供参考、讨论）。

（3）氧物种与反应的关系

催化剂上所存在的氧物种直接关系到催化剂在多相氧化反应中的应用，粗略地可以归纳为：原子吸附氧O-多见于完全（深度）氧化，而晶格氧O2-更多地在选择性（部分）氧化反应中起作用，而分子吸附氧O2-一般认为不具有催化活性（或部分氧化）。注意：这并不是绝对的，在某些具体情况下应该注意区别对待！！——考察何种氧起决定性作用最好的方法为“氧同位素交换反应法”。

催化基础知识普及、探讨帖之三：H2-O2滴定

1．H2-O2滴定的装置

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H2-O2滴定装置与常用的TPD 、TPR 装置基本相同，区别主要在于气路以及操作方法。通用型的H2-O2滴定装置见下图。注意：载气一定要经过脱氧处理。

2．H2-O2滴定的主要用途

（1）合金的表面组成测定

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合金的表面组成可用H2-O2滴定法测出，这是化学吸附法的一种，该法 灵敏度较高。例如Pt-Re/Al2O3 催化剂中Pt 、Re 含量的测定可先用O2化学吸附，由于Pt 和Re 都吸附氧生成Pt-O 、Re-O 键，然后再用H2化学吸附，Pt 被还原而Re 不被还原，所消耗H2量对应于Pt 的量，再通过氧吸附算出Pt 的量。由两次吸附氧量之差可求出Re 的量。

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当测Pt 、Pd 等金属含量时，用H2-O2滴定法比H2化学吸附法灵敏度高3倍，这是因为H2化学吸附时，一个Pt 原子消耗一个H 原子，而H2-O2滴定时，一个Pt 原子消耗3个H 原子。

2）活性表面积

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金属催化剂表面积的测定方法很多，有X-射线谱线加宽法、X-射线小角度法、电子显微镜法、BET 真空容量法及化学吸附法等。其中以化学吸附法应用较为普遍，局限性也最小。所谓化学吸附法即某些探针分子气体（CO 、H2、O2等 ）能够选择地、瞬时地、不可逆地化学吸附在金属表面上，而不吸附在载体上。所吸附的气体在整个金属表面上生成一单分子层，并且这些气体在金属表面上的化学吸附有比较确定的计量关系，通过测定这些气体在金属表面上的化学吸附量即可计算出金属表面积。经常采用的探针分子气体的化学吸附法有：

H2吸附法——可测Pt 、Ni ，CO 吸附法——可测Pd 、Pt 、Ni 、Fe 、Co ，O2吸附法——可测Pt 、Ni 、Ag ，N2O 吸附法等，还有吸附-滴定法——H2-O2滴定法。

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H2-O2滴定法用于Pt 负载催化剂的表面积测试最为有效，其用于非负载型金属粉末也只能严格地看作氢化学吸附法的代用方法，因为金属粉末要得到完全洁净而无烧结的表面存在着严重的困难。滴定方法有价值的第二种场合是双金属催化剂，其中反应籍以进行的条件可能强烈的与化学吸附成分所处的金属组分的本性有关。这可供区别组分之用。具体操作、计算如下：

先让催化剂吸附氧，然后再吸附氢、吸附的氢与氧反应生成水。由消耗的氢按比例推出吸附的氧的量。从氧的量算出吸附中心数，由此数乘上吸附中心的截面积，即得活性表面积。当然做这种计算的先决条件是先吸附的氧只与活性中心发生吸附作用。

(3)金属分散度

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负载型催化剂上的金属分散度是催化剂重要的表面性质之一，它与催化剂的制备方法及催化剂性能有密切关系，因此，分散度测定在理论和实践上都是十分重要的。

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负载催化剂的金属分散度测定方法有化学吸附法和物理方法。化学吸附法是建立在某些气体如H 、O 、CO 等能有选择地化学吸附在金属表面上，而且吸附分子与金属表面原子之间存在一定的化学计量关系基础上的。可以尝试用脉冲色谱技术，用氢来滴定被吸附的氧，从而实现了金属分散度的测定。

（4）催化剂储氧量测定

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采用H2-O2滴定法测量催化剂的储氧量中最经典的实例为：CeO2储氧量测定

一般步骤：催化剂先采用高纯惰性气体（经过脱氧处理）在脉冲滴定温度下吹扫一定时间，然后用氧使表面吸附饱和，然后用H2滴定至饱和，定量H2的消耗量，反推出催化剂吸附氧的量。，其中有两个重要的概念：（1）定义H2能滴定出的全部氧量为完全储氧量（OSCC ）；

（2）定义第一个脉冲所能提供的氧量为储氧量（OSC ）。

相关参考文献：

参考文献一

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【论文题名】 天然气汽车尾气净化催化剂的制备和性能初探

【论文作者】 赵彬

【作者专业】 物理化学

【导师姓名】 陈耀强

【授予学位】 硕士

【授予单位】 四川大学

【授予时间】 20040425 2.4.2储氧材料的OSC 测定

利用 氧 脉 冲吸附技术对样品的储氧能力进行测试。样品首先用纯H2(流速

为40m1/min)在550度还原40min ，再用经脱附氧的高纯N2(流速为40ml/min )

吹扫30min, 降温至待测温度，待记录仪基线平稳后，每隔3min 脉冲一次氧气

(流速为30mllmin), TCD检测。

参考文献二

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【论文题名】 三效低贵金属催化剂中铈-锆固溶体助剂的制备、结构和催化活性的关系2. 净化NOx 的含锆-铑催化剂研究

【论文作者】 肖莉

【作者专业】 物理化学

【导师姓名】 林培琰

【授予学位】 博士

【授予单位】 中国科学技术大学

【授予时间】 20000601

储氧量(OSC)的测定:储氧 量 测 定实验在连续流动微反应器上进行，反应管为内径3mm 的U 型不锈钢管。样品用量500mg(40-60目) ，在HZ 气氛中400℃还原1.5小时，切换成He 气，在400'C 吹扫0.5小时，并在He 气氛中冷却至200'C ，进行Oz 脉冲注射，直至O:的峰面积不再变化为止。尾气由102G 型气相色谱仪〔上海分析仪器厂生产) 进行分析，桥流为150mA 。色谱载气为He 气，经5A 分子筛脱水，"401”型脱氧剂脱氧后，通入反应管〔流量为20mVmin) 。样品的储氧量由色谱累积减少的OZ 峰面积定量计算。

参考文献三：

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非常详细，值得一看，见附件“储氧量”

（5）其它吸附质饱和吸附量测定

Quote:

H2-O2滴定装置不单可以滴定O2，而且可以稍微对装置进行改造一下便可滴定其它吸附质。通过H2-O2滴定装置可以很方便测量某种吸附质在催化剂表面上的饱和吸附量，即脉冲法测定饱和吸附量——吸附质通过定量管定量地进入吸附系统，检测尾气并记录响应峰，随着脉冲次数的增加，响应峰逐渐增大直至恒定为止。注意定量管尽量选择体积较小的。

3. 小木虫催化板块相关帖子（不全，搜索功能不强，而我的网络慢，就没有把催化板以前的帖子一一看）

氢氧滴定故名思意就是用氢来滴氧，氧再滴氢，但目前在我所做的实验中基本采取氧滴定来测定金属还原度，计算金属表面积和分散度。我上半年帮实验室另外一个课题搭建氢氧滴定和笑气测铜分散度花了一个月时间。就一台普通色谱，什么都是自己搭啦。

光是一种气体滴定话比较简单，一般是催化剂氧化物前体在惰性气氛下吹扫获得新鲜表面，进行预定的原位还原获得金属态催化剂，再切惰性气氛吹扫表面至基线平稳，依次滴定氧气或其他气体（就是用个六通脉冲进样），至所出峰形不变为止。以O2来说，几次峰面积的差值就是耗氧量（即与样品上金属反应掉的氧），有了这个就可以计算还原度（已还原金属比上可还原金属总量），我们再按照球模型进行估计可以计算金属表面积。

如果在上述还原后先加一步氢气滴定，即采用吸附H 与金属原子的1：1关系（有的不是哈），通过脉冲氢气后计算吸附氢气量来计算表面金属原子数，从而计算分散度。这一点也可以用

脉冲CO 来进行。

另外，在氢滴定后再氧滴定（有的研究还再氢滴定）也可研究氧化还原循环问题。 怎样测试活性位置数，只能用TPD 方式吗

有没有简单的方法呢，实验室太穷，TPD 都是拿出去做，那样太慢了，有没有其他方法呢，测定Pd 基/氧化铝

1. 可以也可以用TG 在不同的气氛中作，看失重温度以及失重峰数 但TG 做出来的也不是量化的，只不过是可以看个趋势，而且单峰和多重峰如何归类，如何理解，还是个问题

2. 只要有台带TCD 的色谱, 搭个H2-O2滴定装置就可以, 四通阀(2个) 或六通阀(1个), 定量管,TCD 检测器. 原理可查相关文献

3. 是H2-O2滴定。就是通过H2-O2滴定来测定H2的吸附量，从而确定Pd 的分散度；也可以通过测定CO 的吸附量，来确定Pd 的分散度。这是一个非常经典的方法，也是确定Pd 催化剂活性位最常用的方法。请你查阅相关文献和教课书。 请参考文献:

1. 钟承德．脉冲色谱H2-02滴定法测定焦油加氢Pd ／

Al203催化剂中Pd 的分散度[J]_石油化工，1980，9：

511～ 515

2. 脉冲色谱氢氧滴定法测定Pd ／C 催化剂上的金属分散度 . 庄美华. 金山油化纤-2004年1期

3. 刘希尧编:工业催化剂分析测试方法. 中相关章节

BTW:有时候文献是最好的老师

4. 自己建立TPD 装置：

1台带TCD 的色谱+色谱工作站,U 管反应器，没有必要作脉冲吸附就不用六通阀，采用宇光的程序708P 表控温(1000块人民币），原理可查相关文献。

催化基础知识普及、探讨帖之四：催化基本概念

1．催化剂

1835年，贝采里乌斯首先总结了此前的30多年间发现的催化作用。为了解释这一现象，他首先采用了“催化”这一名词，并提出催化剂是一种具有“催化力”的外加物质，在这种作用力影响下的反应叫催化。催化剂的具体定义：

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能显著改变反应速率而本身的化学性质和数量在反应前后基本不变的物质。催化剂有正催化剂（即加快反应速率）和负催化剂（即减小反应速率），一般不特殊指出均指正催化剂。

或

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1. 催化剂可参与反应。

2. 催化剂不出现在反应方程式中。

3. 反应前、后催化剂的性质、质量都不改变。

4. 不同的反应所使用的催化剂不相同，不一定每个反应都有催化剂可以用。

2. 催化剂的分类

1. 正催化剂：可降低正、逆反应的活化能，使正、逆反应的速率同 时加快。

2. 负催化剂：可升高正、逆反应的活化能，使正、逆反应的速率同时减慢。

3．自催化剂:某些反应的产物也具有加速反应速率

当然还有其他各种不同的分类，在此不再不列举！

3. 催化剂的作用

1. 催化剂就是借着改变反应的路径

2. 催化剂的参与造成不同的活性错合物，

3. 催化剂可降低(提高) 活化能，达到催化的目的。

4. 正催化剂加入反应中，同时使正、逆反应的活化能也降低，正、逆反应的速率同时加快，故不会改变化学平衡。

5. 负催化剂加入反应中，正、逆反应的速率同时减慢，故也不会改变化学平衡。

4. 催化剂的特性 ①反应前后，化学性质虽然不变，但因参与反应导致某些物理性质的改变。②对正、逆反应有同样的催化作用，因此只能缩短达到平衡的时间，而不能改变系统的平衡组成。③有特殊的选择性，某一类反应只能用某些催化剂来催化。④催化剂或反应系统中的少量杂质常可强烈地影响催化剂的性能。有些物质本身无催化作用，但加到催化剂中后，能大大提高催化剂的活性，称为助催化剂。另有一些物质 ，加入少量就可大大降低甚至消除催化剂的催化作用，称为毒物（或抑制剂）。

5．空速

空速表是单位时间内进入反应器的反应物料总体积或质量与催化机床层体积之比。在指定反应条件下，空速越大，表示反应器处理反应物料的能力越大，因而反应器生产能力越高。 催化专版有专门的帖子讨论过！

6．接触时间

接触时间为空速的倒数，其单位为h ，而实际中更常采用min 、s 。

7．氢溢流

氢溢流可以看作是吸附物种在表面（甚至浅体相中）的迁移或运动的形式之一，或者可以看作质子传递的一种特殊形式。其大小通过H2吸附量来衡量。

氢溢流现象是Khoobier 在1964年首次观察到的，后被Sierfelt 和Teicher 试验验证——检测气体中氢气组分的一个传统方法是将该气体通673K 以上的WO3粉末（黄色），如果该粉末变成蓝色，则说明有氢气组分存在，这时反应形成了氢与WO3的非化学计量配合物，HxWO3（x=0.35）。他们发现，在室温下，用H2和纯WO3或WO3/Al2O3时，没有反应发生，但

若用H2+WO3/Pt-Al2O3则反应迅速发生，黄色的粉末变成蓝色。他认为：H2在Pt 上被解离化学吸附成活性的原子态氢，而后通过表面迁移与WO3反应。

氢溢流发生的条件：

（1） 能够产生原子态氢（如要求催化剂能够解离吸附氢）

（2） 原子态氢能够顺利迁移运动（如固体粒子的间隙和通道，或质子传递链）。 也存在氢反溢流现象，即氢溢流的逆过程，储存在载体上的原子态氢迁移到表面金属粒子然后以分子态氢排出。

题外话：既然存在H2溢流，当然有理由相信也存在其它气体的溢流现象，知道的虫友不防提供一些见解。

8．金属-载体强互作用

金属-载体强互作用（SMSI ）表现在不同载体对表面金属粒子催化反应活性上的影响，其本质上是在一定反应条件下的化学变化和几何结构变化的综合效应，这对催化剂催化活性的影响可能好也可能不好，但传统观点认为：低温还原的催化剂活性好。

9．催化剂失活

催化剂失活指催化剂在使用中会因各种因素而失去活性的现象，催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。

1、中毒引起的失活

(1)暂时中毒(可逆中毒)

毒物在活性中心上吸附或化合时, 生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物, 使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质, 这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。

(2)永久中毒(不可逆中毒)

毒物与催化剂活性组份相互作用, 形成很强的的化学键, 难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复, 这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。

(3)选择性中毒

催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力, 但对别的反应仍有催化活性, 这种现象称为选择中毒。在连串反应中, 如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒, 则可使反应停留在中间阶段, 获得高产率的中间产物。

2、结焦和堵塞引起的失活

催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦[7]。由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积, 造成孔径减小(或孔口缩小), 使反应物分子不能扩散进入孔中, 这种现象称为堵塞。通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去, 所以结焦失活是个可逆过程。

3、烧结和热失活(固态转变)

催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。高温除了引起催化剂的烧结外, 还会引起其它变化, 主要包括:化学组成和相组成的变化, 半熔, 晶粒长大, 活性组分被载体包埋, 活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等。

事实上, 在高温下所有的催化剂都将逐渐发生不可逆的结构变化, 只是这种变化的快慢程度随着催化剂不同而异。 烧结和热失活与多种因素有关, 如与催化剂的预处理、还原和再生过程以及所加的促进剂和载体等有关。

10．吸附（化学吸附）

吸附可分为物理吸附和化学吸附，因为催化，尤其是多相催化说简单些就是固体表面化学，

因此吸附对于催化十分重要。化学吸附:固体表面分子与被吸附的气体分子之间以化学健力相结合类似于发生化学反应.

一般认为在催化中真正起作用的是化学吸附，而化学吸附又可分为：解离吸附、缔合吸附。 当气体在催化剂表面吸附时，分子态的分子解离为原子态，

缔合化学吸附 associative chemisorption

分子态的化学吸附，气体分子化学吸附在过渡金属表面的另外一种方式。如：拥有π电子的分子(如乙烯) 或孤对电子的分子(如一氧化碳) 不仅能离解化吸还能缔合化学吸附在金属表面。

固体表面的物理吸附和化学吸附

http://www2.zzu.edu.cn/classware ... tent/chap2/2-2.htm#化学吸附

催化剂的再生

此外，还可分为活化化学吸附（activated chemisorption，需活化能，又称慢化学吸附）与非活化化学吸附（nonactivated chemisorption，不需活化能，又称快化学吸附）等。

11．瞬间应答法

瞬间应答法判断催化反应机理的四种常用方法之一——压力检定法、等效两步原理法、化学计算数法、瞬间应答法。

对于一个稳态体系施加某种微扰（浓度、温度、压力、流速），则这一体系在趋近新的稳态过程中物质浓度（催化剂的电导等）随时间的变化关系（又称瞬间应答曲线）因反应机理的不同而各具特征，根据在不同条件下测得的瞬间应答曲线可算得基元步骤的速率常数和表面中间产物相对浓度的定量数据，为判断催化反应机理提供可靠依据。

瞬间应答法对实验装置的要求：

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（1） 反应器最好使用微分反应器、返混反应器

（2） 反应器应该附加有施加浓度突变作用的装置，如四通阀，或其他施加微扰得装置

（3） 分析仪器灵敏度高，能够进行连续、快速分析。

12．同位素效应

当用同位素代替对应的正常元素时，在化学吸附和反应过程中可以显示出与正常元素所不同的行为表现，其中原因可能是热力学的或动力学的，此即为同位素效应。

同位素效应可为催化反应机理的阐明提供可靠依据、可通过红外或拉曼光谱的同位素位移判断化学吸附、通过氧同位素的ESR 精确分析催化剂的表面氧物种、氢同位素交换表征计量催化剂表面羟基等等。

13．量子催化

本意是指在量子水平理论上理解催化作用，但是目前的实验技术水平还很难达到这一要求。现在可行且广泛应用的是采用分子模拟和量子化学计算方法来阐述催化作用机理。因此，量子催化的现阶段含义主要指量子化学理论方法在催化中的应用。

14．选键催化

又称选控催化，指可以按照需要，通过催化作用实现指定旧键的活化或断裂以及指定新键的形成。其化学含义就是在催化剂的作用下，实现分子剪裁和选键反应，使化学反应沿着指定的反应途径进行。