溶膠凝膠法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1溶膠凝膠法溶膠凝膠法作為載體，必須有大表面積和多孔的性質(zhì)，作為非負(fù)載的單一組分催化劑，也通常是制成大表面積和高孔隙率的，對(duì)這類物質(zhì)，一般采用sol- gel法(溶膠-凝膠法) 。溶膠凝膠法是指無(wú)機(jī)物或金屬醇鹽經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而形成氧化物或其它化合物固體的方法。第1頁(yè)/共23頁(yè)不同溶膠不同溶膠-凝膠過程的特征凝膠過程的特征 化化 學(xué)學(xué) 特特 征征 凝膠凝膠 前前 驅(qū)驅(qū) 物物 應(yīng)應(yīng) 用用 膠體型膠體型Sol-Gel過程過程 調(diào)整調(diào)整pH值加入電值加入電解質(zhì)解質(zhì) 蒸發(fā)溶劑使蒸發(fā)溶劑使粒子形成凝膠網(wǎng)絡(luò)粒子形成凝膠網(wǎng)絡(luò) 密集的粒子形成凝膠網(wǎng)密集的粒子形成凝膠網(wǎng)絡(luò)；凝膠絡(luò)；凝

2、膠 中固相含量較中固相含量較高；凝膠透明，強(qiáng)度較高；凝膠透明，強(qiáng)度較弱弱 由金屬由金屬 無(wú)機(jī)化合無(wú)機(jī)化合物與添加劑之間物與添加劑之間的反應(yīng)形成的密的反應(yīng)形成的密集的粒子集的粒子 粉末、粉末、薄膜薄膜 無(wú)機(jī)聚無(wú)機(jī)聚合物型合物型Sol-Gel過程過程 前驅(qū)物的水解和縮前驅(qū)物的水解和縮聚聚 由前驅(qū)物得到的無(wú)機(jī)聚由前驅(qū)物得到的無(wú)機(jī)聚合物構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)；剛合物構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)；剛形成的凝膠體積與前形成的凝膠體積與前 驅(qū)驅(qū)物溶液體積完全一樣；物溶液體積完全一樣；凝膠形成的參數(shù)凝膠形成的參數(shù)-膠凝時(shí)膠凝時(shí)間隨著過程中其它參數(shù)間隨著過程中其它參數(shù)的變化的變化 而變化；凝膠透而變化；凝膠透明明 金屬醇鹽金屬醇鹽 薄膜

3、、薄膜、塊體、塊體、纖維、纖維、粉末粉末 絡(luò)合物絡(luò)合物型型Sol-Gel過程過程 絡(luò)合反應(yīng)導(dǎo)致較大絡(luò)合反應(yīng)導(dǎo)致較大混合配合體的混合配合體的 絡(luò)合絡(luò)合物的形成物的形成 由氫鍵連接的絡(luò)合物構(gòu)由氫鍵連接的絡(luò)合物構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)；成凝膠網(wǎng)絡(luò)； 凝膠在濕凝膠在濕氣氣 中可能會(huì)溶解中可能會(huì)溶解;凝膠透凝膠透明明 金屬醇鹽、硝酸金屬醇鹽、硝酸鹽或醋酸鹽鹽或醋酸鹽 薄膜、薄膜、粉末、粉末、纖維纖維 第2頁(yè)/共23頁(yè)第3頁(yè)/共23頁(yè)一、一、sol-gel法制備過程法制備過程金 屬 鹽 溶液過 飽 和 狀態(tài)PH調(diào)節(jié)沉淀成核長(zhǎng)大膠體溶膠凝聚陳化水凝膠純化,濃縮洗 滌 過濾干燥干凝膠成型顆粒煅燒催化劑第4頁(yè)/共23頁(yè)二二

4、.金屬鹽溶液的選擇金屬鹽溶液的選擇1.陽(yáng)離子選?。捍呋瘎┲兴玫慕饘匐x子。2.陰離子的選?。宏庪x子的選擇涉及多方面的因素。例如：溶解度、雜質(zhì)含量、易獲性、價(jià)格等可能存在的問題等，應(yīng)綜合考慮。陰離子應(yīng)該比較容易經(jīng)分解、揮發(fā)或洗滌除去。Cl-：洗滌困難，毒物，酸性SO4 2-：毒物，產(chǎn)生SO2、H2SNO3-：產(chǎn)生NO x煙霧，成本低C2O4 2-：焙燒時(shí)可除去，無(wú)污染，但成本高。第5頁(yè)/共23頁(yè)3.常用鹽類：碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、草酸鹽、銨鹽、鈉鹽。有些催化劑也選硫酸鹽或氯化物。4.溶劑：水，有機(jī)溶劑5.影響鹽選擇的其它原因第6頁(yè)/共23頁(yè)三三.沉淀過程沉淀過程分為三個(gè)階段：過飽和、成核、長(zhǎng)大

5、1.過飽和狀態(tài)進(jìn)入過飽和狀態(tài)的三種方法PH增加值蒸發(fā)提高溶液濃度降低溶液溫度沉淀過程過飽和區(qū)增加pH溶解度曲線溶液溫度溫度濃度濃度ACBD其中增加PH值是最常用的方法，通過加入堿性溶液實(shí)現(xiàn)第7頁(yè)/共23頁(yè)常用沉淀劑4423232233423434244224()()()()NH OHKOHNaOHNHCONa COCOK CONaHCONHCONH HCONHSONHC O堿類：、碳酸鹽類：、碳酸氫鹽類：有機(jī)酸：乙酸、草酸銨鹽：、第8頁(yè)/共23頁(yè)2.成核與長(zhǎng)大成核與長(zhǎng)大（1）成核速率（VN）與長(zhǎng)大速率（Vg） 長(zhǎng)大速率：又叫定向速率，是離子按一定晶格排列在晶核上形成晶體的速度。成核速率：又叫聚

6、集速度，指溶液中加入沉淀劑而使離子濃度乘積超過溶度積時(shí)，離子聚集起來(lái)生成微小晶核的速率。第9頁(yè)/共23頁(yè)（2）VNVg ：小粒子，非晶形（窄分布的小顆粒體系） VN700 煅燒時(shí)可發(fā)生固相反應(yīng)：2324,NiOAl ONiAl ONiOMgONiO MgONiONi尖晶石，鎳鎂固溶體還原后得到活性相,8MgONiOnmNiOMgOnm例無(wú)時(shí)的晶粒度為30.0400.0 而在固溶體中，粒度為如：。第19頁(yè)/共23頁(yè)4506002322323105012002323CCCCAl OH OAl OAl OAl OAl O 例如：2.煅燒中所發(fā)生的反應(yīng)熱分解發(fā)生固相反應(yīng)形成固溶體發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變第20頁(yè)/共23頁(yè)3.煅燒中應(yīng)注意的問題煅燒溫度 ，孔徑 ，孔體積 例如：Al2O3 500 孔體積0.5499 cm3/g 可幾的直徑6.4nm 900 孔體積0.4115 cm3/g 可幾的直徑66.8nm煅燒溫度改變晶型煅燒溫度改變比表面積例如：Al2O3 T：500 800 1000 1100 Sg：202m2/g 153m2/g 81.8m2/g 31