固體催化劑的宏觀性質主要包括兩個方面：宏觀結構和宏觀性能。

1、固體催化劑宏觀結構

圖1 催化劑的宏觀性質

固體催化劑宏觀結構主要包括：催化劑密度，如表觀顆粒密度(假密度)、骨架密度(真密度)和表觀堆積密度；顆粒形狀和尺寸；比表面；孔結構，如孔徑、孔徑分布、孔容和孔隙率。

1.1催化劑密度

表觀堆積密度：包含了顆粒間的空隙及內孔體積。它是指以催化劑顆粒堆積時的體積為基準的密度，為它的數值隨顆粒形狀及裝填方法而變化。

測試方法：通常是將一定質量的催化劑放在量筒中，使量筒振動至體積不變后，測出表觀體積Vb進而求得表觀堆積密度。

顆粒表觀顆粒密度：又稱假密度，包含了開口細孔及封閉內孔體積。它是指以單個顆粒體積為基準的密度。形狀規則的大顆粒可直接測得其體積，小而不規則的顆粒通常采用汞置換法（利用汞在常壓下只能進入粒徑大于5000納米孔的原理。）測出顆粒間隙Vi后求得，但要注意可能存在的毛細管效應，因為小顆粒集聚體能形成汞不能滲入的顆粒間小孔。

真密度：只含骨架體積，又稱骨架密度，真密度是催化劑顆粒的真實平均密度，不含空隙及孔隙體積。可用流體置換法測定。通常用氦置換法測定多孔物質的真密度最精確，因為氦的有效原子半徑僅為0.02nm，容易滲入非常細小的孔內。

用“氦置換法”測出顆粒間隙體積Vi和催化劑孔體積Vk之和，再求Vt，最后求得真密度。

上述三種密度各有其應用場合，密度的表示方法不同，其測試方法也有所區別。

1.2催化劑顆粒尺寸

在實際應用中，催化劑顆粒大小直接影響反應物及產物的擴散，在一定程度上控制著反應的速度和途徑。

篩分法：是一種傳統的粒度測試方法。它是使顆粒通過不同尺寸的篩孔來測試粒度的。有干篩和濕篩兩種形式，可用單篩子來控制單一粒徑顆粒的通過率，也可用多篩子疊加測量多個粒徑顆粒的通過率。篩分法有手工篩、振動篩、負壓篩、全自動篩等。顆粒能否通過篩子與顆粒的取向和篩分時間等因素有關，不同的行業有各自的篩分標準。

顯微圖像法：由顯微鏡、CCD攝像頭(或數碼相機)、圖形采集卡、計算機等組成測試體系，可分為光學顯微鏡法和電子顯微鏡法(包括透射電鏡法和掃描電子顯微鏡法)。其工作原理是將顯微鏡放大后的顆粒圖像通過CCD攝像頭和圖形采集卡傳輸到計算機中，由計算機對圖像進行邊緣識別等處理，計算出每個顆粒的投影面積，根據等效投影面積原理得出每個顆粒的粒徑，再統計出所設定的粒徑區間的顆粒的數量，以得到粒度分布。為保證準確性，需更測試多副圖像。此外顯微圖像法還可以用來觀察和測試顆粒的形貌。

η-Al2O3表現為由數納米初級粒子堆積形成球形、片狀或條狀的顆粒; γ- Al2O3則呈現出狹長帶縫隙的薄片狀顆粒。

沉降法：根據不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同來測量粒度分布的一種方法。物體通過流體介質落下，當重力等于介質黏滯力時，物體呈勻速運動，速度表示為

沉降法根據沉降方式的不同可以分為重力沉降法和離心沉降法兩種。

光透法：根據顆粒沉降法原理和光透法原理來測定顆粒粒度的方法。此法測定范圍廣、測量范圍精度高、重現性好。影響測試精度的要素有沉降高度、懸浮液濃度、分散介質種類及分散劑用量、取樣的代表性及試樣的分散方法等。

夫瑯和費衍射法：夫瑯和費衍射法又稱激光衍射法，是根據米氏理論和瑯和費理論設計的。讓一束平行光照射到樣品池中的顆粒使產生光的衍射。衍射光的強度分布與測量區中被照射的顆粒存在著如下關系，激光粒度儀通過多元光電探測器測量衍射光強度及空間分布，最后由計算機算出被測顆粒的粒徑分布。具有測量范圍寬、所需樣品量少、快速方便、重復性好等優點。

電阻法：又叫庫爾特法。工作原理是當顆粒通過微孔的瞬間，占據了微孔中的部分空間而排開了微孔中的導電液體，使微孔兩端電阻發生變化，微孔兩端的電阻大小與顆粒的體積成正比。當不同粒徑的顆粒連續通過微孔時，微孔的兩端將連續產生不同大小的電阻信號，計算機對這些電阻信號進行處理就可得到催化劑粉體的粒度分布。通常使用導電性較好的生理鹽水作為庫爾特發的測試介質。

庫爾特粒度儀原理圖

光子相關光譜法（PCS）：一種測定微小顆粒在液體中的擴散系數的技術。通過精確測量顆粒散射光強與時間的函數關系來測定擴散系數。系統利用光強探測器檢測膠體或高分子溶液中顆粒由于布朗運動而產生的散射光強度隨時間的變化，應用光譜相關分析技術計算表征布朗運動的擴散系數及計算顆粒粒度和粒度分布。

色層分析法：包括尺寸排除色層分析法和流動色層分析兩種，它們是分離不同大小的顆粒最常使用的方法。由于顆粒大小相近的粒子，不以同樣的路徑移動，使得這些方法的分辨率受到影響。對于后者來說，不同的流速也會影響分離的分辨率。

場流分離法：一種分離技術的大家族。場流分離技術可看作是一種單相的色譜技術，它與色譜一樣，都是通過洗脫達到分離的技術，但是兩者又有著根本區別。在場流分離中，分離是在外加場的誘導下與流體聯合作用進行的，而并非是通過與固定相的相互作用實現組分的分離。它包括多種分支技術，其中較為重要的是流體場流分離、沉淀場流分離、熱力場流分離和電力場流分離等。

粉體圈 作者：小白