X射线衍射法测定催化剂及载体中α-Al2O3晶相含量

范国宁，王芳，韩萍

（中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州730060）

X射线衍射法测定催化剂及载体中α-Al2O3晶相含量

范国宁，王芳，韩萍

（中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州730060）

采用X射线衍射外标法对催化剂及载体中α-Al2O3的晶相含量进行了测定，确定了样品测量条件，并考察了方法的准确度，重复性，结果显示方法的测定相对误差＜2.5%,测定相对标准偏差≤0.5%，具有较好的准确度和重复性，可用于催化剂及载体中α-Al2O3含量的测定。

α-Al2O3；外标法；X射线衍射

氧化铝由于具有特殊的多孔结构、较高的力学性能以及低廉的价格以及较强的再生能力而广泛用作工业催化剂载体［1］。加氢催化剂载体氧化铝的制备方法很多,其品种、性能各异。不同的氧化铝用同一配方制出的催化剂其反应结果可能大相径庭。而且即使在小试做出的催化剂性能很好,但工业装置放大生产催化剂时,载体氧化铝很难烧出恒定的物相。因为氧化铝除α-Al2O3晶相稳定以外,其他活性氧化铝晶相会不断相变,对温度比较敏感,从而也影响了催化剂性能。近年来，人们开始更多的研究各种铝基复合载体［2］，以期通过改进载体与催化剂活性物质的相互作用改善催化剂的性能。研究发现，负载组分与基体的比例对催化剂活性影响很大，而α-Al2O3的含量对催化剂强度的影响非常大。

X射线衍射物相定量分析已被广泛应用科学研究中［3］。X射线衍射物相定量分析有内标法、外标法、绝热法、增量法、无标样法、基体冲洗法和全谱拟合法等常规分析方法［4］。外标法由于操作简便,计算简单而得到广泛应用。本文采用X射线衍射法测定了碳二加氢催化剂及载体中α-Al2O3的含量，确定了样品测量条件，并考察了方法的准确度，重复性，结果表明该方法有较好的重复性及准确性，可用于催化剂及载体中α-Al2O3含量的测定。

1　实验部分

1.1仪器及试样

D8 ADVANCE X射线衍射仪（德国布鲁克公司）；固体探测器。

99.997%α-Al2O3标样（美国Alfa Aesar A Johnson Matthey Company），试验所用催化剂及载体均为兰州化工研究中心生产。

1.2仪器条件

靶材：Cu；管电压：40kV；管电流：40mA；狭缝：发射狭缝1.0mm，防散射狭缝1.0mm，接收狭缝0.1mm。

1.3谱图的采集

将标样、样品分别在玛瑙研钵中研细至15μm左右，用手摸着无颗粒感即可，装入样品架中，用玻璃片将表面压平，放置在样品台上，设置好仪器扫描条件，进行扫描，得到标样、样品的衍射谱图。

2　结果与讨论

2.1定量衍射峰的选择

在4～80°的扫描范围内分别对标样和样品进行扫描，得到标样和样品的衍射谱图，见图1。

图1　样品与标样的衍射谱图比较Fig.1 Diffraction figure of the sample and standard sample

X射线衍射物相定量分析中，为了降低定量测定误差，一般都选用目标物相的最强衍射峰作为定量峰。在实际工作中，既要考虑待测样品的衍射强度，同时也要考虑样品中其他物相的干扰问题。氧化铝载体由于制备条件的不同,有可能在α-Al2O3的最强峰（104）晶面的衍射峰处存在θ-Al2O3的衍射峰，会对分析工作产生干扰，因此选择其次强峰（113）晶面衍射峰作为定量衍射峰，扫描范围定为42.5～45.0°。

2.2衍射强度的选择

混合物样品的XRD衍射数据中关于衍射强度的数据有两种类型：一类是积分强度（IA）,另一类是峰高强度（IH）。利用这两种强度值均可以进行物相定量分析。表1中为分别采用这两种数值计算的两个已知样品的定量分析结果。

表1　衍射强度对测定结果的影响Tab.1 Test results of different intensity type

从表1中可见，选用峰高强度值（IH）求出的含量与实际值误差较大；用积分强度值（IA）求出的分析结果误差较小，更接近于参考值。因此，在定量分析时,为提高计算精度，衍射强度值宜采用积分强度值。

2.3扫描速度的确定

扫描速度是影响X射线衍射物相定量分析的重要因素,研究表明,当扫描速率过快时,由于计数器脉冲平均电路的时迟效应,使峰值下降,峰形不对称宽化,峰位后移,分辨率下降［5］，因此,在条件允许的情况下,宜采用较低的扫描速率。图2为扫描速度对α-Al2O3晶相（113）晶面的积分强度的影响。

图2　扫描速度对衍射峰强度的影响Fig.2 Effect of scan speed on the intensity of diffraction peak

由图2中可以看出，随扫描速度的加快，峰强度或积分强度迅速下降。综合考虑峰形、积分强度和样品测试时间等因素后，本方法选择扫描速度为0.3°·min-1。

2.4方法准确度考察

配置不同含量水平的样品6个,每个样品平行测定3次,取平均值做为测定结果,计算测定结果的误差与相对误差,结果见表2。

表2　方法准确度结果Tab.2 Accuracy of themethod

由表2中数据可以看出，测试相对误差均低于2.5%，说明本方法具有较好的准确度，可以满足实际样品的分析需要。

2.5方法精密度

为了确定本方法的精密度，我们选取了α-Al2O3含量水平不同的4个催化剂载体样品和1个催化剂样品，在试验条件相同的情况下，每个样品重复测定10次，计算相对标准偏差，测定结果列于表3。

表3　方法重复性结果Tab.3 Repeatability of themethod

对所有样品进行的10次测定，相对标准偏差均低于0.5%，说明该方法具有较好的精密度，可以满足实际工作的需要。

3　结论

（1）本方法可用于催化剂载体及催化剂中α-Al2O3含量的测定，选用α-Al2O3的（113）晶面衍射峰为定量衍射峰；扫描速度为0.3°·min-1。

（2）本方法的测定相对标准偏差≤0.5%，测定相对误差≤2.5%。

［1］李会芳，侯凯湖.选择性加氢脱硫催化剂Co-Mo/TiO2-Al2O3的制备与表征［J］.西安石油大学学报（自然科学版），2008，23（4）∶62-65.

［2］方学兵，钱君律，等.氧化铝载体研究新进展［J］.上海化工，2003，（3）：26-29.

［3］王毓秀，路春荣，等.γ-Al2O3载体改性的研究［J］.齐鲁石油化工，1997,25（2）：85-87.

［4］吴建鹏,曹丽云，等.XRD物相定量分析外标法标准曲线库的建立［J］.分析测试学报，2006,25（4）：95-97.

［5］刘粤惠，刘平安.X射线衍射分析原理与应用［M］.北京：化学工业出版社，2003.

［6］张凌文,郭兴敏，等.扫描速度与矿物粒度对XRD法定量铁酸钙含量的影响［J］.冶金研究,2005，（2）：433-436.

Quantitative analysis ofα-Al2O3phase in catalysts and its carrier by X ray diffractometer

FAN Guo-ning，WANG Fang，HAN Ping
（Petrochina Lanzhou Petrochemical Research Center，Lanzhou 730060，China）

X ray diffractometerwas used to determine the content ofα-Al2O3in catalysts and its carrier，the condition for sample determination was optimized，the precision and repeatability of themethod were examined，the results shows that themethod was repeatable and precise and can be used to determine the content ofα-Al2O3in catalysts and its carrier.

α-Al2O3；external standard method；X ray diffraction

O657

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160925

2016-06-20

范国宁（1980-），男，工程师，2006年毕业于西北大学化学系分析化学专业，获硕士学位，主要从事仪器分析研究工作。