分会

第三十六分会： 多孔功能材料

摘要

气−固/液−固异相反应是生物质气化、燃煤污染物脱除以及原油精炼等能源、环境、化工过程的重要反应类型；无论作为固相反应物、吸附剂还是催化剂，多孔材料在异相反应中均扮演着重要角色。在反应过程中，流体相反应物需先在催化剂的孔道网络中发生物质输运，逐渐接近分布在材料内部的反应活性位点，进而发生目标反应，因此，多孔材料孔隙网络结构的合理序构是提升吸附、催化性能的基础，多孔材料纳米、亚纳米尺度孔隙结构的精准表征则是揭示构效关系的关键。针对多孔材料孔隙结构的表征，传统的气体入侵方法（如低温N2吸附）和二维图像法（如TEM）难以直观地反应孔道的立体形态和连通性，且单一表征方法由于分辨率和探测视野之间的矛盾，无法获得微米—纳米跨尺度的孔隙全景信息。本文以石油精炼过程中最常见的流化催化裂化（FCC）所采用的沸石类催化剂为研究对象，提出采用X射线断层扫描（Tomography）和聚焦离子束氦离子显微镜（FIB-HIM）相结合的手段，深度解析了多孔催化剂内部的三维孔隙网络结构和活性组分分布，进一步与传统的孔隙表征方法如低温N2吸附、压汞等结合，获得了0.4 nm−30 µm范围内的全尺度孔径分布。在此基础上，基于获得的FCC颗粒内孔隙网络模型开展了渗透性模拟，并引入改进的非线性规划（NLP）算法对孔结构进行优化设计，提出了强化物质输运性能最优的孔隙配组模式。本文研究结论对高性能多孔催化剂的合成提供了指导，提出的整体优化流程对多孔材料设计具有普遍性参考价值。

关键词

X射线断层扫描;聚焦离子束氦离子显微镜;孔隙网络;FCC催化剂;渗透性

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郄志鹏 北京工业大学 共1人点赞了这篇线上墙报。