X射线分析在催化剂研究中的应用

X射线衍射（XRD）作为一种基本工具，能够提供有关金属氧化物或沸石等固体催化剂材料的宏观结构和组成的信息，用于催化剂的设计、开发和制造。XRD设备经常用于跟踪FCC催化剂的生产，尤其对单元格尺寸和结晶度的分析很有帮助。XRD还可以通过分析标准衍射测量的峰宽或使用小角X射线散射（SAXS）来确定结晶化尺寸。非晶材料可以通过对偶分布函数（PDF）进行研究。马尔文·帕纳利堤克尔提供用于常规分析的台式XRD系统Aeris和用于更详细的结构分析的地面XRD设备Empyrean。

X射线荧光分析（XRF）由于其高精度和可重复性，广泛用于分析各种催化剂的元素组成。例如，催化转化器中的Pt、Pd、Rh，FCC催化剂工艺中的Al、Ni、V、Ti、Fe、S，以及沸石中的Si/Al比。

XRF还用于检测和测量导致催化剂失效的催化毒素的存在及其浓度，其中包括Cl、S、Sn和Pb等元素。与其他测量技术相比，X射线荧光分析可显著节省时间和成本。马尔文·帕纳利堤克尔提供台式XRF系统尤塞隆系列、波长色散X射线荧光分析仪Zetium，以及可进行在线元素分析的Epsilon Xflow。

X射线光电子能谱 XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy）是一种通过观察催化剂粒子表面来分析催化过程中发生情况的技术。催化反应发生在化学键形成，并在反应过程中断裂的催化剂表面。XPS允许科学家观察到催化剂表面的元素组成和化学状态，其中包括反应机制、活性位点以及失效机制的背景因素。

X射线吸收光谱（XAS）在催化剂研究中是一种重要技术，提供了有关催化剂局部结构和电子特性的详细信息。XPS提供的信息类似，但不局限于表面，而是显示特定元素在块体中行为的重要性。这非常重要，因为催化剂研究中对更大规模反应的理解很重要，并且由于催化剂是装载在多孔结构上的，许多反应发生在材料块体内。XAS通常在同步加速器中进行，利用其强大的光源优势，可以直接跟踪所有原位和现场的反应，而无需将催化剂带到分析器中。