固体催化剂的宏观性质主要包括两个方面：宏观结构和宏观性能。

1、固体催化剂宏观结构

图1 催化剂的宏观性质

固体催化剂宏观结构主要包括：催化剂密度，如表观颗粒密度(假密度)、骨架密度(真密度)和表观堆积密度；颗粒形状和尺寸；比表面；孔结构，如孔径、孔径分布、孔容和孔隙率。

1.1催化剂密度

表观堆积密度：包含了颗粒间的空隙及内孔体积。它是指以催化剂颗粒堆积时的体积为基准的密度，为它的数值随颗粒形状及装填方法而变化。

测试方法：通常是将一定质量的催化剂放在量筒中，使量筒振动至体积不变后，测出表观体积Vb进而求得表观堆积密度。

颗粒表观颗粒密度：又称假密度，包含了开口细孔及封闭内孔体积。它是指以单个颗粒体积为基准的密度。形状规则的大颗粒可直接测得其体积，小而不规则的颗粒通常采用汞置换法（利用汞在常压下只能进入粒径大于5000纳米孔的原理。）测出颗粒间隙Vi后求得，但要注意可能存在的毛细管效应，因为小颗粒集聚体能形成汞不能渗入的颗粒间小孔。

真密度：只含骨架体积，又称骨架密度，真密度是催化剂颗粒的真实平均密度，不含空隙及孔隙体积。可用流体置换法测定。通常用氦置换法测定多孔物质的真密度最精确，因为氦的有效原子半径仅为0.02nm，容易渗入非常细小的孔内。

用“氦置换法”测出颗粒间隙体积Vi和催化剂孔体积Vk之和，再求Vt，最后求得真密度。

上述三种密度各有其应用场合，密度的表示方法不同，其测试方法也有所区别。

1.2催化剂颗粒尺寸

在实际应用中，催化剂颗粒大小直接影响反应物及产物的扩散，在一定程度上控制着反应的速度和途径。

筛分法：是一种传统的粒度测试方法。它是使颗粒通过不同尺寸的筛孔来测试粒度的。有干筛和湿筛两种形式，可用单筛子来控制单一粒径颗粒的通过率，也可用多筛子叠加测量多个粒径颗粒的通过率。筛分法有手工筛、振动筛、负压筛、全自动筛等。颗粒能否通过筛子与颗粒的取向和筛分时间等因素有关，不同的行业有各自的筛分标准。

显微图像法：由显微镜、CCD摄像头(或数码相机)、图形采集卡、计算机等组成测试体系，可分为光学显微镜法和电子显微镜法(包括透射电镜法和扫描电子显微镜法)。其工作原理是将显微镜放大后的颗粒图像通过CCD摄像头和图形采集卡传输到计算机中，由计算机对图像进行边缘识别等处理，计算出每个颗粒的投影面积，根据等效投影面积原理得出每个颗粒的粒径，再统计出所设定的粒径区间的颗粒的数量，以得到粒度分布。为保证准确性，需更测试多副图像。此外显微图像法还可以用来观察和测试颗粒的形貌。

η-Al2O3表现为由数纳米初级粒子堆积形成球形、片状或条状的颗粒; γ- Al2O3则呈现出狭长带缝隙的薄片状颗粒。

沉降法：根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同来测量粒度分布的一种方法。物体通过流体介质落下，当重力等于介质黏滞力时，物体呈匀速运动，速度表示为

沉降法根据沉降方式的不同可以分为重力沉降法和离心沉降法两种。

光透法：根据颗粒沉降法原理和光透法原理来测定颗粒粒度的方法。此法测定范围广、测量范围精度高、重现性好。影响测试精度的要素有沉降高度、悬浮液浓度、分散介质种类及分散剂用量、取样的代表性及试样的分散方法等。

夫琅和费衍射法：夫琅和费衍射法又称激光衍射法，是根据米氏理论和琅和费理论设计的。让一束平行光照射到样品池中的颗粒使产生光的衍射。衍射光的强度分布与测量区中被照射的颗粒存在着如下关系，激光粒度仪通过多元光电探测器测量衍射光强度及空间分布，最后由计算机算出被测颗粒的粒径分布。具有测量范围宽、所需样品量少、快速方便、重复性好等优点。

电阻法：又叫库尔特法。工作原理是当颗粒通过微孔的瞬间，占据了微孔中的部分空间而排开了微孔中的导电液体，使微孔两端电阻发生变化，微孔两端的电阻大小与颗粒的体积成正比。当不同粒径的颗粒连续通过微孔时，微孔的两端将连续产生不同大小的电阻信号，计算机对这些电阻信号进行处理就可得到催化剂粉体的粒度分布。通常使用导电性较好的生理盐水作为库尔特发的测试介质。

库尔特粒度仪原理图

光子相关光谱法（PCS）：一种测定微小颗粒在液体中的扩散系数的技术。通过精确测量颗粒散射光强与时间的函数关系来测定扩散系数。系统利用光强探测器检测胶体或高分子溶液中颗粒由于布朗运动而产生的散射光强度随时间的变化，应用光谱相关分析技术计算表征布朗运动的扩散系数及计算颗粒粒度和粒度分布。

色层分析法：包括尺寸排除色层分析法和流动色层分析两种，它们是分离不同大小的颗粒最常使用的方法。由于颗粒大小相近的粒子，不以同样的路径移动，使得这些方法的分辨率受到影响。对于后者来说，不同的流速也会影响分离的分辨率。

场流分离法：一种分离技术的大家族。场流分离技术可看作是一种单相的色谱技术，它与色谱一样，都是通过洗脱达到分离的技术，但是两者又有着根本区别。在场流分离中，分离是在外加场的诱导下与流体联合作用进行的，而并非是通过与固定相的相互作用实现组分的分离。它包括多种分支技术，其中较为重要的是流体场流分离、沉淀场流分离、热力场流分离和电力场流分离等。

粉体圈 作者：小白