利用XRD的催化剂领域研究

我们在本页面讨论了根据元素组成如何表征催化剂材料，以及粒子大小和形状测量如何对催化剂的包装、流动和表面积至关重要。在这里，我们将更深入地探讨催化剂的内部晶体结构以及催化剂材料的反应表面上原子和离子之间发生的事情。

X射线衍射（XRD）是理解材料晶体结构的最强大的分析方法之一，它在确定催化剂的组成成分以及催化剂工作时晶体结构发生了什么变化方面起着重要作用。

像铂纳米颗粒这样的简单单元素催化剂在使用SAXS和WAXS进行Empyrean表征的情况下不太有吸引力。能够一次性测量粒子大小并确认相位及单元格参数。

大多数催化剂由微观结构定义明确的多相无机材料组成。它们必须是机械坚固和化学稳定的化合物，在生产和后续使用过程中保持其形态和化学特性。从发现新催化剂候选者的初步研究项目到使用中及使用后的催化剂材料的质量检查，XRD都发挥着重要作用。因此，马尔文帕纳科提供各种XRD设备，从细致研究到质量控制的快速自动处理量，适用于各种环境和工作流程。

催化剂的结晶学

可以使用Aeris和Empyrean设备对这些强大的结晶物质进行晶体结构研究。最常见的测量方法是确认晶体结构变化、无定形与结晶比例以及识别多相混合物的相和组成。Empyrean还可用于研究结晶单位晶胞应变的微小变化。通过PDF（对分布函数）分析，利用“总散射”这一高级测量方法，可以研究无定形或高缺陷结构。由于检测器的高灵敏度，以前只有在同步辐射X射线源中才能看到的总散射剖面，现在可以在实验室中进行采集和分析。

有时催化剂是贵金属等催化剂成分“加载”在多孔无机基质上的组合。X射线衍射对由新原子存在引起的晶格变化非常敏感，对于测量负载对结晶基质完整性的影响是一个很好的方法。

一些催化剂材料在晶格内设计为多孔，以提供增加的表面积，从而促进催化反应。设计有介孔基质和MOF（金属有机框架）材料等新材料总会带来新的有趣潜力。催化剂材料中通常需要的微孔、中孔和纳米孔高度有序，可能存在于各种长度的范围内，提供复杂的表面系统，因此比非多孔材料具有更大的催化活性。除了XRD结构增强外，Empyrean XRD系统还支持SAXS掠入射SAXS（GI-SAXS）和反射测量法等X射线散射方法。它们结合在一起，可以研究从晶格孔洞到纳米孔的多孔缩放。

查看催化剂操作

对催化剂系统的初步研究通常包括原子和分子层面的机械理解。然而，应用于实际情境时，催化剂环境可能会变得更加复杂。例如，为了减少反应器停机时间，可能需要在逐渐变化的物理和热条件下操作催化剂。使用Empyrean，可以在各种模拟反应器条件下进行Operando相位或结构分析测量。通过这种类型的实验室研究，理解和绘制出安全的温度-压力-化学制度可以在以后阶段节省时间和成本。

晶体学家是幸福的人

总体而言，催化剂的使用为晶体学家提供了大量的满足感。新型无机材料已经是晶体学家的梦想，而加入多孔和操作研究后，X射线衍射仪的使用乐趣无穷无尽。

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