【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂的孔结构表征，特别涉及一种催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法。
技术介绍
1、多孔催化材料和催化剂拥有发达的孔道，不但能够增强传质扩散性能，优化活性中心可接近性，提高重油大分子的催化转化能力，而且有利于再生后催化剂活性的恢复，提高装置的实际运转活性和选择性。因此，开发孔结构发达的催化材料和催化剂对于催化性能的保证尤为重要，而准确表征它们的孔结构和活性中心对于重油大分子的可接近性是设计开发新型催化材料和催化剂的基础。
2、传统表征催化材料或者催化剂孔道结构的方法主要有显微成像法、气体吸附法和压汞法等。显微成像法主要是采用扫描电子显微镜或透射电镜对材料进行直接观察，扫面电镜仅能观察到催化剂微球表面形貌，透射电镜需要对催化剂进行切片处理，该方法制样步骤复杂，并且存在观察视野区域小仅限于观察剖面局部孔结构信息的问题。气体吸附法是目前表征多孔材料最重要的方法之一，采用该方法通过模型计算虽然可以获得多孔材料的比表面、微孔和介孔结构的孔体积和孔径分布等统计性信息，但是无法实现各级孔道的贯通性表征。压汞法是依靠外加压力使汞克服表面张力进入焦炭气孔来测定焦炭的气孔孔径和气孔分布，是测定多孔材料中孔和大孔孔径分布的常用方法，该方法需要用到汞，具有实验操作复杂，且如果汞蒸气泄露对人体有害的问题。另外，上述分析测试方法均无法获得用于评价催化剂孔道可接近性的重油大分子在催化剂内部实时空间分布规律这一关键数据。因此，科学、直观地表征多孔催化材料或者催化剂的孔结构和酸中心对大分子的可接近性，是重油加工催化剂研究
3、近年来，将在生物领域应用较为成熟的荧光成像技术应用于无机和高分子材料领域的表征技术研究受到越来越多的关注。如中国专利文献cn200910047888.3报道了采用有机稀土络合物或有机荧光染料分子可以单分散的共价连接于介孔氧化硅的介孔孔道内壁，避免了荧光淬灭、提高荧光效率的一种方法；fengz等在three-dimensional directvisualization of silica dispersion in polymer-based composites.the analyst,2018,143(9):2090-2095中介绍了对二氧化硅表面进行活化、并进行氨基化的结果。通过表面氨基和异硫氰基的作用，成功将异硫氰基荧光素分子修饰在二氧化硅表面。修饰后的二氧化硅在固态表现出明显的绿色荧光。将修饰后的二氧化硅分散到硅橡胶中，通过共聚焦成像，得到了二氧化硅在硅橡胶中的三维分散情况。tanxh等在label-free molecularbeacons for biomolecular etection[j].analytical chemistry,2014,86(21):10864-10869.xu q f等在homogeneous bioluminescence detection of biomolecules usingtarget-triggered hybridization chain reaction-mediated ligation withoutluciferase label[j].analytical chemistry,2013,85(14):6915-6921均详细介绍了基于探针分子和目标分子之间的官能团特异性匹配，实现对目标分子的靶向识别。
4、由上述文献中公开的技术可知，使用具有合适功能的荧光分子，可实现材料荧光成像分析方面的应用。荧光成像所用的探针分子种类非常多，因此探针特异性探针分子的筛选是成像方法的重点工作，而合理利用探针分子与被检测物质之间官能团的特异性靶向识别效应是一种有效的解决方案。
5、如中国专利文献cn02811261.x公开了一种检测多孔材料对于大化合物的可及性的方法和装置以及使用该检测方法筛选催化剂的方法。具体涉及一种检测多孔材料对于大的、优选硬的和通常高分子量化合物的可及性的方法，其中将多孔材料加入装有溶解在溶剂中的通常高分子量的大化合物的搅拌容器中，并定期分析该化合物在溶液中的浓度。但是该技术检测多孔材料的可及性的前提是高分子量化合物能吸收在多孔材料的表面上，如果该化合物不能吸收在多孔材料上，则其浓度的降低将仅仅依赖于扩散系数，该过程太快以致不能单独检测。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法，解决当前多孔催化材料孔结构常用分析方法存在的局限性。比如，电子显微成像技术需要对催化剂进行切片处理，制样步骤复杂，且只能得到局部信息；气体吸附法使用的探针分子尺寸小，对介孔结构的差异性变化不敏感，无法实现各级孔道的贯通性好坏的判断；用于多孔材料中孔和大孔孔径分布分析常用的压汞法，实验操作复杂，且汞蒸气泄露对人体有害的问题。
2、本专利技术方法采用带有碱性基团的探针分子特异性地对催化裂化催化剂孔道内的酸中心进行染色，进而运用激光共聚焦显微镜可以实现对大分子探针在催化剂内部扩散过程的动态观察，利用激光共聚焦功能对催化剂进行光学切片处理，实现对催化裂化催化剂内部孔道和酸中心可接近性的三维可视化，实现对多孔材料尤其是催化裂化催化剂的整体孔结构对重油大分子的可接近性进行全方位的表征。
3、为达到上述目的，本专利技术提供了一种催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法，包括如下步骤：
4、将筛分并活化后的催化裂化催化剂均匀分布在激光共聚焦专用玻底培养皿底部中央位置，加入有机溶剂充分浸润催化裂化催化剂；或将筛分并活化后的催化裂化催化剂用有机溶剂充分浸润后，均匀分布在激光共聚焦专用玻底培养皿底部中央位置；然后依次探针分子溶液，采用激光共聚焦显微镜进行测试同时进行图像数据的采集；
5、其中，所述筛分并活化后的催化裂化催化剂与所述探针分子溶液的质量体积比为1mg：(1～10)μl，所述探针分子溶液的浓度为1-1000μm；优选10～100μm。
6、所述探针分子为具有荧光性质、且带有碱性基团(如氨基、亚氨基、吡啶、嘌呤、嘧啶等)的化合物。
7、可选的，本专利技术提供的催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法中，加入的所述有机溶剂的量能够将催化裂化催化剂完全充分浸润即可，具体可根据实际测试的催化剂的用量及性能来调节。本专利技术推荐的用量关系为：所述筛分并活化后的催化裂化催化剂与所述有机溶剂的质量体积比为0.1～5mg：1～5ml。
8、可选的，本专利技术提供的催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法中，所述探针分子可选用常规的具有荧光且含有碱性基团的化合物即可，如吖啶黄、吖啶、四吡啶基卟啉、罗丹明b和沥青质等中的任一种，优选吖啶黄。
9、可选的，本专利技术提供的催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法中，所述有机溶剂选自无水乙醇、正辛烷和甲苯中的任一种；优选无水乙醇。
10、可选的，本专利技术提供的催化裂化催化剂孔道和酸中心可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述探针分子选自吖啶黄、吖啶、四吡啶基卟啉、罗丹明B和沥青质中的任一种，优选吖啶黄。
3.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述有机溶剂选自无水乙醇、正辛烷和甲苯中的任一种；优选无水乙醇。
4.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述激光共聚焦显微镜的测试参数为：激发波长400～650nm，发射波长500～700nm。
5.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，从加入所述探针分子溶液开始计时，1min～3min后开始采集图像数据，每1s～10s采集一张照片，共采集1min～10min。
6.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，将筛分后的催化裂化催化剂放入马弗炉中进行焙烧活化。
7.如权利要求6所述的可视化表征方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300～600℃，优选400～500℃，时间为2～24h，优选5～10h。
8.如
9.如权利要求1-8任一项所述的可视化表征方法，其特征在于，所述活化后的催化裂化催化剂在湿度小于10％的环境下，室温保存备用。
...【技术特征摘要】
1.一种催化裂化催化剂孔道和酸中心可接近性的可视化表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述探针分子选自吖啶黄、吖啶、四吡啶基卟啉、罗丹明b和沥青质中的任一种，优选吖啶黄。
3.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述有机溶剂选自无水乙醇、正辛烷和甲苯中的任一种；优选无水乙醇。
4.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，所述激光共聚焦显微镜的测试参数为：激发波长400～650nm，发射波长500～700nm。
5.如权利要求1所述的可视化表征方法，其特征在于，从加入所述探针分子溶液开始计时，1min～3m...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦玉才，熊晓云，张莉，胡清勋，宋丽娟，刘宏海，关慧敏，王久江，曹庚振，柳黄飞，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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