工業(yè)催化劑常用的制備方法

1、第二章 工業(yè)催化劑常用的制備方法 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：沉淀法沉淀法浸漬法浸漬法溶膠凝膠法溶膠凝膠法離子交換法離子交換法熱熔融法熱熔融法混合法混合法 固體催化劑的成型固體催化劑的成型催化劑的干燥與焙燒催化劑的干燥與焙燒化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 1第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 沉淀法是以沉淀操作為基本特征的工業(yè)催化劑的制備方法，沉淀法是以沉淀操作為基本特征的工業(yè)催化劑的制備方法，是固體催化劑最常用的制備方法之一，主要用于制備催化劑活是固體催化劑最常用的制備方法之一，主要用于制備催化劑活性組分含量較高且價(jià)格相對較低的非貴金屬、金屬氧化物、金性組分含量較高且價(jià)格相對較

2、低的非貴金屬、金屬氧化物、金屬硫化物、金屬鹽催化劑以及催化劑載體。屬硫化物、金屬鹽催化劑以及催化劑載體。一、一、各種各種沉淀法沉淀法1、單組分沉淀法、單組分沉淀法 本法是通過沉淀劑的作用，將單一組分沉淀制備催化劑的方本法是通過沉淀劑的作用，將單一組分沉淀制備催化劑的方法，其沉淀物只有一個(gè)組分，因此，沉淀操作和過程控制相對法，其沉淀物只有一個(gè)組分，因此，沉淀操作和過程控制相對比較簡單，是制備單組分催化劑或催化劑載體常用的方法。比較簡單，是制備單組分催化劑或催化劑載體常用的方法。 如如以以堿為沉淀劑，從酸化鋁鹽溶液中沉淀水合氧化鋁，反應(yīng)式如堿為沉淀劑，從酸化鋁鹽溶液中沉淀水合氧化鋁，反應(yīng)式如下：下

3、： Al3+OH- Al2O3nH2O化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 沉淀法制備沉淀法制備 -Al2O3 工藝流程示意圖工藝流程示意圖 ：化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 具體具體制備制備過程：過程：（1）將工業(yè)硫酸鋁產(chǎn)品粉碎，于）將工業(yè)硫酸鋁產(chǎn)品粉碎，于60-70溫水中溶解，制成相對密溫水中溶解，制成相對密度為度為1.21-1.23的的Al2(SO4)3溶液。同時(shí)配制質(zhì)量含量為溶液。同時(shí)配制質(zhì)量含量為20%的的Na2CO3溶液。溶液。（2）將此兩種溶液分別加入各自的高溫槽，然

4、后經(jīng)過熱交換器預(yù)熱）將此兩種溶液分別加入各自的高溫槽，然后經(jīng)過熱交換器預(yù)熱至至50-60，通過活塞開關(guān)并流到沉淀槽混合充分，通過活塞開關(guān)并流到沉淀槽混合充分，pH值控制在值控制在5-6，在不斷攪拌下形成無定形氫氧化鋁沉淀。在不斷攪拌下形成無定形氫氧化鋁沉淀。（3）沉淀漿液送入到過濾器抽濾分離，沉淀移入洗滌槽打漿洗滌，）沉淀漿液送入到過濾器抽濾分離，沉淀移入洗滌槽打漿洗滌，洗液為洗液為50-60的蒸餾水，洗滌至不顯的蒸餾水，洗滌至不顯SO42-為止。為止。（4）洗凈的沉淀轉(zhuǎn)入）洗凈的沉淀轉(zhuǎn)入pH值為值為9.5-10.5，溫度為，溫度為60左右的氨水溶液左右的氨水溶液中靜置陳化中靜置陳化4h，陳化

5、后沉淀物又重復(fù)洗滌、過濾，洗滌至溶液的比，陳化后沉淀物又重復(fù)洗滌、過濾，洗滌至溶液的比電阻超過電阻超過200/cm。（5）將沉淀物在）將沉淀物在100-110溫度下干燥，制得半結(jié)晶狀的假溫度下干燥，制得半結(jié)晶狀的假-水軟鋁水軟鋁石石(- Al2O3nH2O)，最后在，最后在500焙燒焙燒6h，即可制得，即可制得-Al2O3。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 4第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 2、多組分沉淀法（共沉淀法）、多組分沉淀法（共沉淀法） 兩個(gè)或兩個(gè)以上催化劑活性組分同時(shí)沉淀制兩個(gè)或兩個(gè)以上催化劑活性組分同時(shí)沉淀制備催化劑的方法，可用于制備多組分催化劑或備催化劑的

6、方法，可用于制備多組分催化劑或催化劑載體，其特點(diǎn)是一次沉淀操作可同時(shí)獲催化劑載體，其特點(diǎn)是一次沉淀操作可同時(shí)獲得多個(gè)組分，并且各個(gè)組分之間的比例較為恒得多個(gè)組分，并且各個(gè)組分之間的比例較為恒定，各組分之間的分布定，各組分之間的分布也比較均勻也比較均勻。如：。如：低壓低壓合成甲醇合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3催化劑的制備。催化劑的制備?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 5第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 低壓合成甲醇低壓合成甲醇CuO-ZnO- Al2O3催化劑的制備工藝流程示意圖：催化劑的制備工藝流程示意圖： 化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

7、室 6第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 制備過程：制備過程：（1）將給定濃度和比例的）將給定濃度和比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Al2(NO3)3溶液與溶液與Na2CO3溶液并流加入沉淀槽反應(yīng)器，溶液并流加入沉淀槽反應(yīng)器，在激烈攪拌的同時(shí)，注意調(diào)節(jié)加料流速，以控制沉淀在激烈攪拌的同時(shí)，注意調(diào)節(jié)加料流速，以控制沉淀介質(zhì)的介質(zhì)的pH值穩(wěn)定在值穩(wěn)定在70.2之間，沉淀溫度為之間，沉淀溫度為70； （2）加料完成后，過濾，洗滌至沒有）加料完成后，過濾，洗滌至沒有Na+，于，于110將沉淀物干燥，并在空氣中于將沉淀物干燥，并在空氣中于300焙燒，然后將焙燒焙燒，然后將焙燒的粉末在的粉末在500kg

8、/cm2的壓力壓成的壓力壓成15mm80mm的圓柱的圓柱體，即為制備的體，即為制備的CuO-ZnO-Al2O3催化劑。催化劑?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 7第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 3、均勻沉淀法均勻沉淀法 該法首先使待沉淀溶液與沉淀劑母體充分混該法首先使待沉淀溶液與沉淀劑母體充分混合，造成一個(gè)十分均勻的體系，然后調(diào)節(jié)溫度，合，造成一個(gè)十分均勻的體系，然后調(diào)節(jié)溫度，逐步提高逐步提高 pH 值，或在體系中逐漸生成沉淀劑等值，或在體系中逐漸生成沉淀劑等方法，創(chuàng)造形成沉淀的條件，使沉淀緩慢進(jìn)行，方法，創(chuàng)造形成沉淀的條件，使沉淀緩慢進(jìn)行，以制得顆粒十分均勻的固體以制

9、得顆粒十分均勻的固體?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 8第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 9第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 104 4、超均勻共沉淀法、超均勻共沉淀法 前面的幾種方法形成沉淀時(shí)，存在時(shí)間差或前面的幾種方法形成沉淀時(shí)，存在時(shí)間差或空間差。要避免這種差異可采用超均勻共沉淀空間差。要避免這種差異可采用超均勻共沉淀法。法。 基本原理：首先制成鹽溶液的懸浮層，并將基本原理：首先制成鹽溶液的懸浮層，并將這些懸浮層（一般為這些懸浮層（一般為23層）立

10、即瞬間混合成層）立即瞬間混合成為過飽和的均勻溶液，然后由過飽和溶液得到為過飽和的均勻溶液，然后由過飽和溶液得到超均勻的沉淀物。沉淀過程中可大大減小時(shí)間超均勻的沉淀物。沉淀過程中可大大減小時(shí)間差和空間差，因此可以形成超均勻沉淀物。差和空間差，因此可以形成超均勻沉淀物。第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 5、導(dǎo)晶沉淀法、導(dǎo)晶沉淀法 借助晶化導(dǎo)向劑（晶種），引導(dǎo)非晶型沉淀借助晶化導(dǎo)向劑（晶種），引導(dǎo)非晶型沉淀轉(zhuǎn)化為晶型沉淀的有效方法。如以水玻璃為原轉(zhuǎn)化為晶型沉淀的有效方法。如以水玻璃為原料制高硅鈉型分子篩等。料制高硅鈉型分子篩等?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 11第一節(jié)第一節(jié)

11、 沉淀法沉淀法 二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)11、待沉淀鹽類和沉淀淀劑的選擇原則、待沉淀鹽類和沉淀淀劑的選擇原則（1）待沉淀鹽類）待沉淀鹽類 首選的是各類金屬硝酸鹽，因?yàn)榻^大部分硝酸鹽首選的是各類金屬硝酸鹽，因?yàn)榻^大部分硝酸鹽都可溶于水，這樣配制沉淀溶液時(shí)較方便，對沉淀都可溶于水，這樣配制沉淀溶液時(shí)較方便，對沉淀反應(yīng)比較有利。某些金屬的甲酸鹽和草酸鹽也是常反應(yīng)比較有利。某些金屬的甲酸鹽和草酸鹽也是常選的鹽類，但價(jià)格相對較貴。貴金屬的鹽類常為氯選的鹽類，但價(jià)格相對較貴。貴金屬的鹽類常為氯化物，因它的硝酸鹽較少，沉淀后的氯離子也容易化物，因它的硝酸鹽較少，沉淀后的氯離子也容易被

12、水洗干凈。被水洗干凈。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 12第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 （2）沉淀劑）沉淀劑 應(yīng)選擇沉淀后容易分解、揮發(fā)和較易洗滌干凈的應(yīng)選擇沉淀后容易分解、揮發(fā)和較易洗滌干凈的沉淀劑，如氨水、尿素、碳酸銨等銨鹽、碳酸鈉等沉淀劑，如氨水、尿素、碳酸銨等銨鹽、碳酸鈉等碳酸鹽、氫氧化鈉等堿金屬鹽類，這樣才能制備出碳酸鹽、氫氧化鈉等堿金屬鹽類，這樣才能制備出純度較高的催化劑。純度較高的催化劑。 另外，形成的沉淀物應(yīng)便于過濾和洗滌，避免形另外，形成的沉淀物應(yīng)便于過濾和洗滌，避免形成非晶型沉淀。同時(shí)，沉淀物的溶解度愈小愈好，成非晶型沉淀。同時(shí)，沉淀物的溶解度愈

13、小愈好，這樣沉淀反應(yīng)完全，可減少原料的浪費(fèi)。這樣沉淀反應(yīng)完全，可減少原料的浪費(fèi)。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 13第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)2 2、沉淀形成的影響因素：、沉淀形成的影響因素：（1）溶液的濃度）溶液的濃度 從沉淀原理上講，待沉淀溶液的濃度達(dá)到飽和濃從沉淀原理上講，待沉淀溶液的濃度達(dá)到飽和濃度時(shí)，沉淀開始生成，因此獲得沉淀的必要條件是溶度時(shí)，沉淀開始生成，因此獲得沉淀的必要條件是溶液的濃度要超過飽和濃度。溶液濃度超過飽和濃度的液的濃度要超過飽和濃度。溶液濃度超過飽和濃度的程度稱為溶液的過飽和度，通常情

14、況下，溶液的過飽程度稱為溶液的過飽和度，通常情況下，溶液的過飽和度與沉淀的晶型有直接的關(guān)系，當(dāng)沉淀在較稀的溶和度與沉淀的晶型有直接的關(guān)系，當(dāng)沉淀在較稀的溶液中進(jìn)行時(shí)，沉淀在較小的過飽和度下就會形成，晶液中進(jìn)行時(shí)，沉淀在較小的過飽和度下就會形成，晶核生成的速度較低，有利于晶體顆粒的長大。若沉淀核生成的速度較低，有利于晶體顆粒的長大。若沉淀溶液的濃度較大，沉淀時(shí)的過飽和度就會較高，晶核溶液的濃度較大，沉淀時(shí)的過飽和度就會較高，晶核生成的速度較快，沉淀的顆粒相對會較細(xì)。生成的速度較快，沉淀的顆粒相對會較細(xì)?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 14第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法

15、（2）沉淀操作的溫度）沉淀操作的溫度 沉淀時(shí)晶核的形成和長大與溶液的過飽和度有關(guān)，沉淀時(shí)晶核的形成和長大與溶液的過飽和度有關(guān)，而溶液的過飽和度又與溫度有關(guān)，因此沉淀時(shí)的溫度而溶液的過飽和度又與溫度有關(guān)，因此沉淀時(shí)的溫度與沉淀物的顆粒也有很大的關(guān)系。通常情況下沉淀時(shí)與沉淀物的顆粒也有很大的關(guān)系。通常情況下沉淀時(shí)的溫度愈低晶核形成的速度愈快，晶核顆粒也較?。坏臏囟扔途Ш诵纬傻乃俣扔?，晶核顆粒也較小；較高溫度下的沉淀溶液的過飽和度相對較低，有利于較高溫度下的沉淀溶液的過飽和度相對較低，有利于晶體顆粒的成長增大。另外，較高溫度下的沉淀還可晶體顆粒的成長增大。另外，較高溫度下的沉淀還可減少沉淀顆粒中

16、的雜質(zhì)，縮短沉淀的時(shí)間，提高效率。減少沉淀顆粒中的雜質(zhì)，縮短沉淀的時(shí)間，提高效率。但受水沸點(diǎn)的限制，多數(shù)沉淀操作在但受水沸點(diǎn)的限制，多數(shù)沉淀操作在70-80進(jìn)行。進(jìn)行?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 15第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 （3）溶液的）溶液的pH值值 沉淀法中的沉淀劑大多是堿性物質(zhì)，所以沉淀物的沉淀法中的沉淀劑大多是堿性物質(zhì)，所以沉淀物的生成與溶液的生成與溶液的pH有很大的關(guān)系。在多組分的沉淀過程有很大的關(guān)系。在多組分的沉淀過程中，如果各組分形成沉淀所需的中，如果各組分形成沉淀所需的pH值相差較大，將沉值相差較大，將沉淀劑加入待沉淀溶液時(shí)，局部淀劑加入待

17、沉淀溶液時(shí)，局部pH值會有大的變化，因值會有大的變化，因此，往往會出現(xiàn)沉淀物不均勻的現(xiàn)象。為了減少這種此，往往會出現(xiàn)沉淀物不均勻的現(xiàn)象。為了減少這種不均勻的沉淀，可以采用將不同濃度的待沉淀溶液加不均勻的沉淀，可以采用將不同濃度的待沉淀溶液加入沉淀劑溶液中的辦法，盡量使各組分同時(shí)沉淀。入沉淀劑溶液中的辦法，盡量使各組分同時(shí)沉淀?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 16第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 （4）溶液的加料方式和攪拌強(qiáng)度）溶液的加料方式和攪拌強(qiáng)度 在沉淀過程中，待沉淀溶液和沉淀劑溶液加料的先后次在沉淀過程中，待沉淀溶液和沉淀劑溶液加料的先后次序?qū)Τ恋砦镆灿幸欢ǖ挠绊?/p>

18、。如硝酸鹽加堿沉淀時(shí)，先預(yù)序?qū)Τ恋砦镆灿幸欢ǖ挠绊?。如硝酸鹽加堿沉淀時(shí)，先預(yù)熱硝酸鹽到沉淀溫度后逐漸加入到堿中，或先預(yù)熱堿后逐熱硝酸鹽到沉淀溫度后逐漸加入到堿中，或先預(yù)熱堿后逐漸加入到硝酸鹽中，或硝酸鹽和堿分別預(yù)熱后同時(shí)加入沉漸加入到硝酸鹽中，或硝酸鹽和堿分別預(yù)熱后同時(shí)加入沉淀槽中。沉淀時(shí)的局部淀槽中。沉淀時(shí)的局部pH值是有差別的，因此沉淀物的性值是有差別的，因此沉淀物的性質(zhì)也會有一定的差異。對于一個(gè)具體的沉淀反應(yīng)，最后的質(zhì)也會有一定的差異。對于一個(gè)具體的沉淀反應(yīng)，最后的加料方式將會由催化劑的性質(zhì)來確定。加料方式將會由催化劑的性質(zhì)來確定。 另外，沉淀反應(yīng)過程中的攪拌強(qiáng)度對沉淀物的結(jié)晶也有另外，

19、沉淀反應(yīng)過程中的攪拌強(qiáng)度對沉淀物的結(jié)晶也有一定的影響。通常對于晶型沉淀，應(yīng)在不斷攪拌下緩慢地一定的影響。通常對于晶型沉淀，應(yīng)在不斷攪拌下緩慢地加入沉淀劑，以避免發(fā)生溶液的局部過濃而影響晶型；對加入沉淀劑，以避免發(fā)生溶液的局部過濃而影響晶型；對于非晶型沉淀，應(yīng)在不斷攪拌下快速加入沉淀劑，以便迅于非晶型沉淀，應(yīng)在不斷攪拌下快速加入沉淀劑，以便迅速析出沉淀，避免膠體溶液形成。速析出沉淀，避免膠體溶液形成。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 17第一節(jié)第一節(jié) 沉淀法沉淀法 二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)二、沉淀法操作的技術(shù)要點(diǎn)33、沉淀的陳化和洗滌、沉淀的陳化和洗滌 沉淀反應(yīng)完成后

20、，沉淀反應(yīng)完成后，將沉淀物與其母液一起放置一段時(shí)將沉淀物與其母液一起放置一段時(shí)間的過程成為沉淀的陳化。間的過程成為沉淀的陳化。在晶型沉淀過程中，陳化是在晶型沉淀過程中，陳化是必要的，因?yàn)殛惢^程中細(xì)小的晶體會溶解并沉積于粗必要的，因?yàn)殛惢^程中細(xì)小的晶體會溶解并沉積于粗晶顆粒上，這樣可獲得顆粒大小比較均勻的晶型沉淀。晶顆粒上，這樣可獲得顆粒大小比較均勻的晶型沉淀。但在大部分非晶型沉淀過程中，沉淀形成后不宜采用陳但在大部分非晶型沉淀過程中，沉淀形成后不宜采用陳化操作，應(yīng)立即過濾，以避免沉淀進(jìn)一步凝聚而難以過化操作，應(yīng)立即過濾，以避免沉淀進(jìn)一步凝聚而難以過濾、洗滌。濾、洗滌。 沉淀法中的洗滌操作主

21、要是為了除去沉淀物中的雜沉淀法中的洗滌操作主要是為了除去沉淀物中的雜質(zhì)，因?yàn)槌恋磉^程中由于沉淀物表面吸附等，沉淀中混質(zhì)，因?yàn)槌恋磉^程中由于沉淀物表面吸附等，沉淀中混入雜質(zhì)是不可避免的，通過選擇適合的洗滌液和洗滌溫入雜質(zhì)是不可避免的，通過選擇適合的洗滌液和洗滌溫度，一般情況下都可將雜質(zhì)洗掉。通常晶型沉淀宜用冷度，一般情況下都可將雜質(zhì)洗掉。通常晶型沉淀宜用冷的洗滌液洗滌，非晶沉淀用熱的洗滌液洗滌較好。的洗滌液洗滌，非晶沉淀用熱的洗滌液洗滌較好?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 18第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 浸漬法是以浸漬操作為基礎(chǔ)的工業(yè)催化劑浸漬法是以浸漬操作為基礎(chǔ)的

22、工業(yè)催化劑的制備方法，是負(fù)載型催化劑最常用的制備方的制備方法，是負(fù)載型催化劑最常用的制備方法之一。法之一。 浸漬法的原理是基于多孔性固體的孔隙與浸漬法的原理是基于多孔性固體的孔隙與液體接觸時(shí)的毛細(xì)管現(xiàn)象和催化劑活性組分在液體接觸時(shí)的毛細(xì)管現(xiàn)象和催化劑活性組分在多孔性載體表面的吸附作用。多孔性載體表面的吸附作用。 浸漬法中常采用的多孔載體有氧化鋁、氧浸漬法中常采用的多孔載體有氧化鋁、氧化硅、活性炭、硅藻土、分子篩等，它們大多化硅、活性炭、硅藻土、分子篩等，它們大多都很容易被水溶液浸濕，在浸漬過程中，毛細(xì)都很容易被水溶液浸濕，在浸漬過程中，毛細(xì)管作用力可確保浸漬液體被吸入到整個(gè)多孔載管作用力可確保

23、浸漬液體被吸入到整個(gè)多孔載體的孔中，從而將活性組分均勻分布在載體表體的孔中，從而將活性組分均勻分布在載體表面。面?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 19第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 一、浸漬法的工藝一、浸漬法的工藝流程流程化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 20催化劑載體催化劑載體催化劑活性組分浸漬催化劑活性組分浸漬干燥干燥焙燒焙燒負(fù)載型催化劑負(fù)載型催化劑第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 二、各種浸漬法二、各種浸漬法1、等體積浸漬法：、等體積浸漬法： 本法是將多孔載體與它正好可吸附體積的浸本法是將多孔載體與它正好可吸附體積的浸漬液相浸漬，由于浸漬溶

24、液的體積與載體的微漬液相浸漬，由于浸漬溶液的體積與載體的微孔體積相當(dāng)，浸漬后浸漬溶液恰好浸漬載體而孔體積相當(dāng)，浸漬后浸漬溶液恰好浸漬載體而無過剩，無需過濾等單元操作。等體積浸漬法無過剩，無需過濾等單元操作。等體積浸漬法制備催化劑時(shí)，制備催化劑時(shí)，能精確調(diào)節(jié)負(fù)載量。能精確調(diào)節(jié)負(fù)載量?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 21第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 2、過量浸漬法：、過量浸漬法： 本法是將載體浸入過量的浸漬溶液中，使浸漬本法是將載體浸入過量的浸漬溶液中，使浸漬液體積大大超過載體可吸收體積，等吸附平衡后，液體積大大超過載體可吸收體積，等吸附平衡后，瀝去過剩的浸漬液，再干燥

25、、焙燒、活化即可得瀝去過剩的浸漬液，再干燥、焙燒、活化即可得催化劑。催化劑。 過量浸漬法過程中，先將干燥后的多孔載體放過量浸漬法過程中，先將干燥后的多孔載體放入容器中，加入含有活性組分的浸漬液進(jìn)行浸漬，入容器中，加入含有活性組分的浸漬液進(jìn)行浸漬，這時(shí)載體孔隙中的空氣被液體的毛細(xì)管壓力而逐這時(shí)載體孔隙中的空氣被液體的毛細(xì)管壓力而逐出，浸漬液充滿載體的孔中。浸漬完成后，過量出，浸漬液充滿載體的孔中。浸漬完成后，過量的浸漬液可采用瀝析、過濾或離心等方法分離。的浸漬液可采用瀝析、過濾或離心等方法分離?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 22第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 過量浸漬

26、法制備鉑錸重整催化劑實(shí)例：過量浸漬法制備鉑錸重整催化劑實(shí)例：(1) -Al2O3條形催化劑載體制備條形催化劑載體制備 首先在氫氧化鋁粉（常用首先在氫氧化鋁粉（常用SB粉）中加入質(zhì)量含量為粉）中加入質(zhì)量含量為0.1%-4.0%的田菁粉混合均勻，然后取占?xì)溲趸X粉質(zhì)的田菁粉混合均勻，然后取占?xì)溲趸X粉質(zhì)量含量為量含量為0.1%-5.0%的硝酸，的硝酸，1.0%-10.0%的醋酸，的醋酸，1.0%-10.0%的檸檬酸組成的混合液配制成的膠溶劑。的檸檬酸組成的混合液配制成的膠溶劑。 將配制成的膠溶劑加入氫氧化鋁干粉中，揉捏至可將配制成的膠溶劑加入氫氧化鋁干粉中，揉捏至可塑體狀，在擠條機(jī)上擠條成型，然后

27、塑體狀，在擠條機(jī)上擠條成型，然后60-80干燥干燥4-10h，100-130干燥干燥6-24 h，650空氣中焙燒空氣中焙燒8 h，即得到，即得到 -Al2O3載體。載體?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 23第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 （2）催化劑的制備）催化劑的制備 用預(yù)定量的鉑化合物（如氫鉑酸或氯鉑酸銨），錸用預(yù)定量的鉑化合物（如氫鉑酸或氯鉑酸銨），錸化合物（如高錸酸或高錸酸銨），鹽酸，去離子水混化合物（如高錸酸或高錸酸銨），鹽酸，去離子水混合成浸漬液，浸漬液與載體合成浸漬液，浸漬液與載體-Al2O3的體積比為的體積比為1.0-2.5，在室溫下浸漬在室溫下浸漬

28、12-24 h，然后過濾，然后過濾，60-80干燥干燥6-10 h，100-130干燥干燥12-24 h，干空氣中，干空氣中450-550，氣劑比，氣劑比為為500-1200的條件下活化的條件下活化2-12 h，然后，然后H2中中400-500還原還原4 h，即得鉑錸重整催化劑制備。，即得鉑錸重整催化劑制備?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 24第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 3、多次浸漬法：、多次浸漬法： 本法是將浸漬、干燥、焙燒重復(fù)進(jìn)行多次的本法是將浸漬、干燥、焙燒重復(fù)進(jìn)行多次的催化劑制備法。催化劑制備法。采用多次浸漬法是基于下列的采用多次浸漬法是基于下列的理由：理

29、由：一是需要浸漬的催化劑的活性組分的溶一是需要浸漬的催化劑的活性組分的溶解度較小，一次浸漬不能滿足符合要求的負(fù)載解度較小，一次浸漬不能滿足符合要求的負(fù)載量，需要多次浸漬；二是為了避免含多組分的量，需要多次浸漬；二是為了避免含多組分的浸漬液由于各組分的競爭吸附而造成的浸漬不浸漬液由于各組分的競爭吸附而造成的浸漬不均勻。在多次浸漬過程中，每次浸漬后都需要均勻。在多次浸漬過程中，每次浸漬后都需要進(jìn)行干燥和焙燒，以使浸漬上去的組分轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行干燥和焙燒，以使浸漬上去的組分轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇艿奈镔|(zhì)，避免下一次浸漬時(shí)重新溶解到不可溶的物質(zhì)，避免下一次浸漬時(shí)重新溶解到浸漬液中。浸漬液中?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

30、室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 25第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 4、流化噴灑浸漬法：、流化噴灑浸漬法： 對于流化床反應(yīng)器所使用的細(xì)粉狀催化劑，對于流化床反應(yīng)器所使用的細(xì)粉狀催化劑，可在流化床中使載體在流化狀態(tài)下直接噴灑浸可在流化床中使載體在流化狀態(tài)下直接噴灑浸漬液進(jìn)行浸漬操作，然后進(jìn)行干燥焙燒和活化，漬液進(jìn)行浸漬操作，然后進(jìn)行干燥焙燒和活化，即可制備出催化劑?？梢?，這種方法可使浸漬、即可制備出催化劑?？梢?，這種方法可使浸漬、干燥、分解、活化等操作在流化床中一次完成，干燥、分解、活化等操作在流化床中一次完成，因此具有工藝流程簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。因此具有工藝流程簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。化工資源有

31、效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 26第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 5、蒸發(fā)浸漬法：、蒸發(fā)浸漬法： 借助浸漬化合物的揮發(fā)性，將其以蒸汽的形態(tài)附載借助浸漬化合物的揮發(fā)性，將其以蒸汽的形態(tài)附載到多孔載體上制備催化劑的方法。到多孔載體上制備催化劑的方法。 一個(gè)典型的例子是用于正丁烷異構(gòu)化的催化劑一個(gè)典型的例子是用于正丁烷異構(gòu)化的催化劑AlClAlCl3 3/ /鐵礬土催化劑的制備，鐵礬土催化劑的制備，過程如下：過程如下：先在反應(yīng)器先在反應(yīng)器內(nèi)裝入鐵礬土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性組內(nèi)裝入鐵礬土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性組分分AlClAlCl3 3 升華并帶入反應(yīng)器，當(dāng)附載量

32、足夠時(shí)，便轉(zhuǎn)升華并帶入反應(yīng)器，當(dāng)附載量足夠時(shí)，便轉(zhuǎn)入異構(gòu)化反應(yīng)。入異構(gòu)化反應(yīng)。 另外，固體超強(qiáng)酸催化劑另外，固體超強(qiáng)酸催化劑SbFSbF5 5/SiO/SiO2 2AlAl2 2O O3 3也是采用也是采用這種方法制備的，因?yàn)檫@種方法制備的，因?yàn)镾bFSbF5 5很容易升華。很容易升華?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 27第二節(jié)第二節(jié) 浸漬法浸漬法 浸漬法的最大優(yōu)點(diǎn)：浸漬法的最大優(yōu)點(diǎn)： 催化劑的活性組分利用率高，用量少。因催化劑的活性組分利用率高，用量少。因?yàn)榛钚越M分大多僅分布在載體的表面，這對貴為活性組分大多僅分布在載體的表面，這對貴金屬催化劑有為重要。金屬催化

33、劑有為重要。 同時(shí)，浸漬法的操作工藝相對較為簡單，同時(shí)，浸漬法的操作工藝相對較為簡單，制備步驟也較少。制備步驟也較少?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 28第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 一、基本原理：一、基本原理： 在膠體化學(xué)中，被分散的膠體粒子稱為分散相，粒子所在在膠體化學(xué)中，被分散的膠體粒子稱為分散相，粒子所在的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)（溶劑），當(dāng)分散相顆粒大小在的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)（溶劑），當(dāng)分散相顆粒大小在1-100 nm范圍內(nèi)形成的溶液稱為膠體溶液，簡稱為溶膠范圍內(nèi)形成的溶液稱為膠體溶液，簡稱為溶膠。 在一定條件下，溶膠

34、中的膠體粒子會互相凝結(jié)而生成凝膠在一定條件下，溶膠中的膠體粒子會互相凝結(jié)而生成凝膠沉淀，這種凝膠沉淀是一種含有較多溶劑，體積龐大的非晶體沉淀，這種凝膠沉淀是一種含有較多溶劑，體積龐大的非晶體沉淀，經(jīng)脫出溶劑后，便可得到三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔、大沉淀，經(jīng)脫出溶劑后，便可得到三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔、大表面的固體，這是溶膠凝膠法制備催化劑的基礎(chǔ)。表面的固體，這是溶膠凝膠法制備催化劑的基礎(chǔ)。 將這種凝結(jié)的膠體經(jīng)過熟化、洗滌、干燥、焙燒，即可制將這種凝結(jié)的膠體經(jīng)過熟化、洗滌、干燥、焙燒，即可制成催化劑。溶膠凝膠法特別適合于用于制備大比表面積催化成催化劑。溶膠凝膠法特別適合于用于制備大比表面積催化劑和載體

35、。劑和載體?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 29第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 二、膠體溶液常用的制備方法二、膠體溶液常用的制備方法 溶膠的制備大體上有兩種方法：溶膠的制備大體上有兩種方法：1、分散法：它是利用膠體磨、氣流粉碎、超聲波、電弧等方法，把、分散法：它是利用膠體磨、氣流粉碎、超聲波、電弧等方法，把較大的顆粒分散成膠體粒子制成溶膠。較大的顆粒分散成膠體粒子制成溶膠。 2、凝聚法：它是將由分子、離子、原子組成的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)凝聚成膠體凝聚法：它是將由分子、離子、原子組成的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)凝聚成膠體粒子制成溶膠。凝聚法有物理凝聚和

36、化學(xué)凝聚，物理凝聚是通過粒子制成溶膠。凝聚法有物理凝聚和化學(xué)凝聚，物理凝聚是通過溶液驟冷或飽和蒸汽減小溶解度生成膠體溶液；化學(xué)凝聚是通過溶液驟冷或飽和蒸汽減小溶解度生成膠體溶液；化學(xué)凝聚是通過水解、復(fù)分解等化學(xué)反應(yīng)生成膠體溶液。工業(yè)上大多采用化學(xué)凝水解、復(fù)分解等化學(xué)反應(yīng)生成膠體溶液。工業(yè)上大多采用化學(xué)凝聚法制備膠體溶液。聚法制備膠體溶液?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 30第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 溶膠的性質(zhì)：溶膠的性質(zhì)： 溶膠按分散相和溶劑之間親合力的大小分為親液溶膠和憎溶膠按分散相和溶劑之間親合力的大小分為親液

37、溶膠和憎液溶膠。在親液溶膠中，膠體粒子與溶劑結(jié)合牢固，膠體粒子液溶膠。在親液溶膠中，膠體粒子與溶劑結(jié)合牢固，膠體粒子表面緊圍一層溶劑分子，因此，溶膠比較穩(wěn)定；在憎液溶膠中，表面緊圍一層溶劑分子，因此，溶膠比較穩(wěn)定；在憎液溶膠中，膠體粒子與溶劑之間的親合力非常小，并且存在有界面，因此，膠體粒子與溶劑之間的親合力非常小，并且存在有界面，因此，這種溶膠不穩(wěn)定這種溶膠不穩(wěn)定，加入穩(wěn)定劑才能獲得穩(wěn)定的溶膠。，加入穩(wěn)定劑才能獲得穩(wěn)定的溶膠。 溶膠是一種亞穩(wěn)定的非均相體系，膠體粒子具有很大的表面溶膠是一種亞穩(wěn)定的非均相體系，膠體粒子具有很大的表面自由能，只要改變?nèi)苣z的一些條件，它很容易發(fā)生凝膠沉淀，自由能，

38、只要改變?nèi)苣z的一些條件，它很容易發(fā)生凝膠沉淀，并且凝膠過程與凝膠的比表面積、結(jié)構(gòu)都有密切的關(guān)系。并且凝膠過程與凝膠的比表面積、結(jié)構(gòu)都有密切的關(guān)系?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 31第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 三、催化劑的制備過程：三、催化劑的制備過程： 以多孔硅凝膠的制備為例，用水玻璃和硫酸溶液制備的硅溶以多孔硅凝膠的制備為例，用水玻璃和硫酸溶液制備的硅溶膠在鹽酸存在下進(jìn)行凝膠時(shí)，當(dāng)膠在鹽酸存在下進(jìn)行凝膠時(shí)，當(dāng)pH值為值為2左右進(jìn)行膠凝，縮合左右進(jìn)行膠凝，縮合速度很慢，得到的溶膠顆粒較小，因此，比表面積相對較大，速

39、度很慢，得到的溶膠顆粒較小，因此，比表面積相對較大，可達(dá)可達(dá)800m2/g；若在；若在pH值為值為7左右進(jìn)行膠凝，縮合速度很快，得左右進(jìn)行膠凝，縮合速度很快，得到的顆粒也較大，比表面積只有約到的顆粒也較大，比表面積只有約400 m2/g。一般步驟如下：。一般步驟如下： 膠體溶液制備膠體溶液制備 膠凝膠凝 熟化熟化 洗滌洗滌 干燥干燥 焙燒焙燒 溶膠溶膠-凝膠法是一種較新的催化劑制備方法，可以得到高比凝膠法是一種較新的催化劑制備方法，可以得到高比表面積、孔徑分布均一可控、催化劑活性組分高度分散的催化表面積、孔徑分布均一可控、催化劑活性組分高度分散的催化劑，并且催化劑的制備過程容易控制，是目前制備

40、納米尺度催劑，并且催化劑的制備過程容易控制，是目前制備納米尺度催化劑常用的方法?；瘎┏Ｓ玫姆椒ā；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 32第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 汽車尾氣處理催化劑載體汽車尾氣處理催化劑載體CeOx-My-Al2O3（M=Ba, La, Zr）制備實(shí)例：）制備實(shí)例： 由于由于My組分的加入，較好的改善了催化劑的熱穩(wěn)定性，該三組分組分的加入，較好的改善了催化劑的熱穩(wěn)定性，該三組分氧化物的載體的制備包含著絡(luò)合，絮凝等步驟：氧化物的載體的制備包含著絡(luò)合，絮凝等步驟： 在在500ml的燒杯中加入的燒杯中加入60

41、.4g仲丁醇鋁仲丁醇鋁Al(O-SBn)3，1.7g乙酰丙酮乙酰丙酮鋇鋇Ba(acac)22H2O和和25g己二醇，將燒杯置于己二醇，將燒杯置于100油浴并攪拌油浴并攪拌3h，同時(shí)，在同時(shí)，在300ml燒杯中加入燒杯中加入1.75gCe(NO3)6H2O，12g C2H5OH和和2.23g Ba(acac)22H2O，此燒杯置于，此燒杯置于50油浴并攪拌油浴并攪拌3h，接著將此油浴溫度，接著將此油浴溫度降至室溫。過濾后將濾液加到降至室溫。過濾后將濾液加到500ml燒杯中，又將燒杯在燒杯中，又將燒杯在100的油浴的油浴下攪拌下攪拌3h，之后加入，之后加入17g水，并在水，并在100下保持下保持1

42、0h，以獲得凝膠，然，以獲得凝膠，然后將凝膠減壓干燥，干凝膠在后將凝膠減壓干燥，干凝膠在250加熱加熱3h，450焙燒焙燒4h，1000焙焙燒燒3h，即制得用于汽車尾氣處理高效催化劑的三組分氧化物，即制得用于汽車尾氣處理高效催化劑的三組分氧化物(CeOx-My-Al2O3)載體。載體?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 33第三節(jié)第三節(jié) 溶膠凝膠法（溶膠凝膠法（Sol-gelSol-gel法）法） 四、溶膠凝膠法的優(yōu)缺點(diǎn)四、溶膠凝膠法的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：、優(yōu)點(diǎn)：（1）可制高均勻、高比表面積的催化材料；）可制高均勻、高比表面積的催化材料；（2）較容易控制孔徑和孔徑分布；）

43、較容易控制孔徑和孔徑分布；（3）較容易控制催化活性組分的組成；）較容易控制催化活性組分的組成；2、缺點(diǎn)：、缺點(diǎn)：（1）制備溶膠常用金屬有機(jī)物，價(jià)格較貴；）制備溶膠常用金屬有機(jī)物，價(jià)格較貴；（2）制備工藝復(fù)雜；）制備工藝復(fù)雜；（3）影響膠凝的因素較多，操作控制較嚴(yán)格。）影響膠凝的因素較多，操作控制較嚴(yán)格?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 34第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 利用離子交換反應(yīng)作為催化劑制備主要工序的方利用離子交換反應(yīng)作為催化劑制備主要工序的方法稱為離子交換法。其原理是采用離子交換劑作為載法稱為離子交換法。其原理是采用離子交換劑作為載體，引入陽離子活性

44、組分而制成一種高分散、大比表體，引入陽離子活性組分而制成一種高分散、大比表面、均勻分布的金屬離子催化劑或負(fù)載型金屬催化劑。面、均勻分布的金屬離子催化劑或負(fù)載型金屬催化劑。 在離子交換法中，關(guān)鍵工藝是離子交換劑的制備。在離子交換法中，關(guān)鍵工藝是離子交換劑的制備。通常的離子交換劑有：無機(jī)離子交換劑、有機(jī)強(qiáng)酸性通常的離子交換劑有：無機(jī)離子交換劑、有機(jī)強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、有機(jī)強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂等。陽離子交換樹脂、有機(jī)強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂等。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 35第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 一、由無機(jī)離子交換一、由無機(jī)離子交換劑劑制備催化劑（分子篩

45、上金屬離制備催化劑（分子篩上金屬離子的交換）子的交換）1、分子篩的制備：成膠、分子篩的制備：成膠 結(jié)晶結(jié)晶 洗滌洗滌 干燥干燥 焙焙燒。燒。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 36第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 2、分子篩上的離子交換：、分子篩上的離子交換： 離子交換的順序表（置換能力由大到小）：離子交換的順序表（置換能力由大到?。?化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 374AAg+, Cu2+, Al3+, Zn2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Co2+, Au3+, K+,Na+ *, Ni2+, NH4+, Cd2+,

46、Hg2+, Li+, Mg2+13XAg+, Cu2+, H+, Ba2+, Al3+, Sr2+, Hg2+, Cd2+, Zn2+, Ni2+, Ca2+, Co2+, NH4+, K+, Au3+, Na+*, Mg2+, Li+*表示常見的Na型分子篩形態(tài)第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 Zn/ZSM-5催化劑制備的實(shí)例：催化劑制備的實(shí)例： 以市售的有機(jī)胺法合成的以市售的有機(jī)胺法合成的Na型型ZSM-5小晶粒為起始小晶粒為起始原料，先將樣品于原料，先將樣品于550焙燒焙燒4h，以脫除殘存的有機(jī)胺，以脫除殘存的有機(jī)胺，然后用濃度為然后用濃度為1 mol/L鹽酸于鹽酸于90下酸交換下酸交

47、換3次，每次每次，每次每克樣品加入鹽酸克樣品加入鹽酸10 ml，交換，交換1 h。離心分離以后，用蒸。離心分離以后，用蒸餾水洗滌至無氯離子，然后將樣品在餾水洗滌至無氯離子，然后將樣品在90烘干，再在烘干，再在500焙燒焙燒4h，即制得，即制得HZSM-5。 將將HZSM-5用適當(dāng)濃度的用適當(dāng)濃度的Zn(NO3)2水溶液室溫浸漬水溶液室溫浸漬交換數(shù)次，即可制得交換數(shù)次，即可制得Zn/ZSM-5催化劑。催化劑?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 38第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 二、由離子交換樹脂制備催化劑二、由離子交換樹脂制備催化劑1、離子交換樹脂骨架：、離子交換

48、樹脂骨架： 聚苯乙烯、聚丙烯酸等高聚物骨架中含有作為陽離聚苯乙烯、聚丙烯酸等高聚物骨架中含有作為陽離子交換基團(tuán)的子交換基團(tuán)的SO3H，稱為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，稱為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，（含有（含有COOH稱為弱酸性陽離子交換樹脂）。稱為弱酸性陽離子交換樹脂）。 骨架中含有作為陰離子交換基團(tuán)的季胺基，稱為骨架中含有作為陰離子交換基團(tuán)的季胺基，稱為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。 將離子交換樹脂在水溶液中進(jìn)行離子交換，即可將離子交換樹脂在水溶液中進(jìn)行離子交換，即可制備離子交換樹脂催化劑。制備離子交換樹脂催化劑。 化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 39第四節(jié)

49、第四節(jié) 離子交換法離子交換法 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化劑的制備實(shí)例強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化劑的制備實(shí)例:(1) 苯乙烯苯乙烯-二乙烯苯共聚體的合成二乙烯苯共聚體的合成將工業(yè)級苯乙烯與二乙烯苯單體依次用質(zhì)量含量為將工業(yè)級苯乙烯與二乙烯苯單體依次用質(zhì)量含量為5%的的NaOH溶液和溶液和蒸餾水洗滌，脫除阻聚劑，加入蒸餾水洗滌，脫除阻聚劑，加入NB-1型弱酸性造孔劑和過氧化苯甲酰型弱酸性造孔劑和過氧化苯甲酰引發(fā)劑，并投入到含有明膠輔助分散劑引發(fā)劑，并投入到含有明膠輔助分散劑E的水溶液中，調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速，的水溶液中，調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速，以控制球體粒度，升溫至以控制球體粒度，升溫至78保溫保溫2h，85保溫保溫2

50、h，95保溫保溫4h，反，反應(yīng)畢，降溫過濾，球體經(jīng)水洗，用水蒸氣蒸餾，蒸出并回收造孔劑應(yīng)畢，降溫過濾，球體經(jīng)水洗，用水蒸氣蒸餾，蒸出并回收造孔劑NB-1，烘干后得共聚體。，烘干后得共聚體。(2) 共聚體氯化共聚體氯化將干燥的聚苯乙烯將干燥的聚苯乙烯-二乙烯苯加入到一定量的氯化烴中溶脹二乙烯苯加入到一定量的氯化烴中溶脹1h，加入，加入適量氯化催化劑，升溫至適量氯化催化劑，升溫至75-80 ，通入干燥氯氣，反應(yīng)，通入干燥氯氣，反應(yīng)5-6h，取樣，取樣測其氯質(zhì)量含量至測其氯質(zhì)量含量至24.5%，停止反應(yīng)，得氯化共聚體，不經(jīng)分離即可，停止反應(yīng)，得氯化共聚體，不經(jīng)分離即可進(jìn)行磺化反應(yīng)。進(jìn)行磺化反應(yīng)?；?/p>

51、資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 40第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 (3) 樹脂的磺化樹脂的磺化在上述氯化反應(yīng)中加入質(zhì)量含量為在上述氯化反應(yīng)中加入質(zhì)量含量為98%的濃硫酸，升溫至的濃硫酸，升溫至90保持保持4h，然后蒸出氯化烴至反應(yīng)溫度達(dá)，然后蒸出氯化烴至反應(yīng)溫度達(dá)110，1h內(nèi)滴加質(zhì)量含內(nèi)滴加質(zhì)量含量為量為50%的硫酸，保持反應(yīng)溫度在的硫酸，保持反應(yīng)溫度在110-115繼續(xù)反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)15h，取，取樣測其交換量，直至樹脂質(zhì)量交換量大于樣測其交換量，直至樹脂質(zhì)量交換量大于4.6mmol/g時(shí)停止反應(yīng)，時(shí)停止反應(yīng)，反應(yīng)畢，傾出廢液，用質(zhì)量含量為反應(yīng)畢，傾出廢液，用質(zhì)

52、量含量為60%的硫酸洗滌樹脂，濾出的硫酸洗滌樹脂，濾出樹脂并裝入洗滌柱，用蒸餾水連續(xù)洗滌至流出液呈中性，再用樹脂并裝入洗滌柱，用蒸餾水連續(xù)洗滌至流出液呈中性，再用3倍于樹脂體積的工業(yè)無水乙醇洗滌，然后將樹脂置于倍于樹脂體積的工業(yè)無水乙醇洗滌，然后將樹脂置于70的真的真空烘箱中干燥，即得淺棕黃色大孔強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化空烘箱中干燥，即得淺棕黃色大孔強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化劑。劑。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 41第四節(jié)第四節(jié) 離子交換法離子交換法 2、優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)（1）有固定的孔結(jié)構(gòu)，體積受溶劑的影響較??；）有固定的孔結(jié)構(gòu)，體積受溶劑的影響較??；（2）酸堿等活性

53、位在內(nèi)部，可避免反應(yīng)器的腐蝕；）酸堿等活性位在內(nèi)部，可避免反應(yīng)器的腐蝕；（3）適用于氣液相反應(yīng)及非水體系。）適用于氣液相反應(yīng)及非水體系。3、缺點(diǎn)、缺點(diǎn)（1）熱穩(wěn)定性差，一般強(qiáng)酸型）熱穩(wěn)定性差，一般強(qiáng)酸型 120 ， 強(qiáng)堿型強(qiáng)堿型 60 ；（2）耐磨性差，機(jī)械強(qiáng)度低；）耐磨性差，機(jī)械強(qiáng)度低；（3）價(jià)格較貴。）價(jià)格較貴?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 42第五節(jié)第五節(jié) 熱熔融法熱熔融法 熔融法是制備某些催化劑較特殊的方法，適熔融法是制備某些催化劑較特殊的方法，適合于少數(shù)必須經(jīng)熔煉過程的催化劑。合于少數(shù)必須經(jīng)熔煉過程的催化劑。 特點(diǎn)是在熔融溫度下，催化劑各個(gè)組分熔煉特點(diǎn)

54、是在熔融溫度下，催化劑各個(gè)組分熔煉成為均勻分布的混合物固溶體晶格間的高成為均勻分布的混合物固溶體晶格間的高度分散狀態(tài)。同時(shí)，催化劑具有高的強(qiáng)度、熱度分散狀態(tài)。同時(shí)，催化劑具有高的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、壽命和特殊的活性。穩(wěn)定性、壽命和特殊的活性?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 43第五節(jié)第五節(jié) 熱熔融法熱熔融法 一、合成氨熔鐵催化劑一、合成氨熔鐵催化劑 組成：組成：Fe2O3：66%； FeO：31% ；K2O：1%； Al2O3 ：1.8%。 二、骨架鎳二、骨架鎳(Raney Ni)、鈷、銅催化劑、鈷、銅催化劑 其合金中的其合金中的Al用堿等溶掉后，形成海綿狀金屬催用堿

55、等溶掉后，形成海綿狀金屬催化劑?；瘎?。 化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 44第五節(jié)第五節(jié) 熱熔融法熱熔融法 Ni-Al合金制備骨架合金制備骨架Ni催化劑的實(shí)例：催化劑的實(shí)例： 首先將金屬首先將金屬Al（熔點(diǎn)（熔點(diǎn)685）加入電熔爐，升溫加熱到）加入電熔爐，升溫加熱到1000左右，然后投入小片金屬左右，然后投入小片金屬Ni（熔點(diǎn)（熔點(diǎn)1452）混溶，由于）混溶，由于Ni的熔的熔解可放出較多的熱量，爐溫很容易上升到解可放出較多的熱量，爐溫很容易上升到1500，按照，按照Ni含量含量為為42-50%的的Ni-Al合金配比熔煉后，將熔漿傾入淺盤冷卻固化，合金配比熔煉后，將

56、熔漿傾入淺盤冷卻固化，然后粉碎為然后粉碎為200目的粉末。目的粉末。 稱取合金重量稱取合金重量1.3-1.5倍的苛性鈉，配制成倍的苛性鈉，配制成20%的的NaOH溶液，溶液，然后投入然后投入Ni-Al合金粉，維持溫度在合金粉，維持溫度在50-60，并充分?jǐn)嚢?，并充分?jǐn)嚢?0-1000 min，使，使Al完全溶出。最后洗到酚酞無色（完全溶出。最后洗到酚酞無色（pH=7），包裝），包裝備用。長期儲存，需浸入無水乙醇等惰性溶劑中加以保護(hù)。備用。長期儲存，需浸入無水乙醇等惰性溶劑中加以保護(hù)?；べY源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 45第六節(jié)第六節(jié) 混合法混合法 混合法是工業(yè)上制造

57、多組分催化劑最簡單的方法?；旌戏ㄊ枪I(yè)上制造多組分催化劑最簡單的方法。其原理就是將組成催化劑的各組分以粉狀粒子的形態(tài)，其原理就是將組成催化劑的各組分以粉狀粒子的形態(tài)，在球磨機(jī)或碾合機(jī)內(nèi)邊磨細(xì)、邊混合，使各組分粒子在球磨機(jī)或碾合機(jī)內(nèi)邊磨細(xì)、邊混合，使各組分粒子之間盡可能均勻分散，保證催化劑主劑與助劑及載體之間盡可能均勻分散，保證催化劑主劑與助劑及載體的充分混合，然后制成催化劑。有以下兩種制備方法：的充分混合，然后制成催化劑。有以下兩種制備方法： 工業(yè)催化與反應(yīng)工程研究室 46第六節(jié)第六節(jié) 混合法混合法 一、干混合法一、干混合法 將催化劑活性組分、助催化劑、載體、膠粘劑、造將催化劑活性組分、助催化

58、劑、載體、膠粘劑、造孔劑等放在混合器中，在干的狀態(tài)下混合均勻，然孔劑等放在混合器中，在干的狀態(tài)下混合均勻，然后成型、干燥、焙燒，即可制得催化劑。后成型、干燥、焙燒，即可制得催化劑。二、濕混合法二、濕混合法 活性組分往往以沉淀鹽或氫氧化物的形式，加上助活性組分往往以沉淀鹽或氫氧化物的形式，加上助催化劑、載體、膠粘劑等進(jìn)行濕式碾合，然后進(jìn)行催化劑、載體、膠粘劑等進(jìn)行濕式碾合，然后進(jìn)行擠條、干燥、焙燒，即可制得催化劑。擠條、干燥、焙燒，即可制得催化劑。 工業(yè)催化與反應(yīng)工程研究室 47第六節(jié)第六節(jié) 混合法混合法 三、混合法的優(yōu)缺點(diǎn)：三、混合法的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，生產(chǎn)量大，成本低；優(yōu)點(diǎn)：方法簡單

59、，生產(chǎn)量大，成本低； 缺點(diǎn)：催化劑的活性、熱穩(wěn)定性都較差。缺點(diǎn)：催化劑的活性、熱穩(wěn)定性都較差。化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室化工資源有效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 48第七節(jié)催化劑的成型第七節(jié)催化劑的成型 不論以何種方法制備的固體催化劑，最后都要以一定的形狀不論以何種方法制備的固體催化劑，最后都要以一定的形狀和顆粒尺寸在催化反應(yīng)器中使用，因此，催化劑的成型是催化劑和顆粒尺寸在催化反應(yīng)器中使用，因此，催化劑的成型是催化劑制備過程中重要的一步。同時(shí)，催化劑的成型工藝對催化劑的活制備過程中重要的一步。同時(shí)，催化劑的成型工藝對催化劑的活性也有很大的影響。常見的催化劑成型工藝有如下幾種：性也有很大的影響。常見的

60、催化劑成型工藝有如下幾種：（一）（一） 壓片成型壓片成型 壓片成型是工業(yè)上廣泛采取的一種催化劑成型方法，它廣泛壓片成型是工業(yè)上廣泛采取的一種催化劑成型方法，它廣泛應(yīng)用于由沉淀法、混合法等得到的粉末催化劑的成型。壓片成型應(yīng)用于由沉淀法、混合法等得到的粉末催化劑的成型。壓片成型法一般可制得圓柱狀、拉西環(huán)等常規(guī)性狀的催化劑，也可制得齒法一般可制得圓柱狀、拉西環(huán)等常規(guī)性狀的催化劑，也可制得齒輪狀等異形片劑催化劑。同時(shí)，壓片成型法制得的催化劑具有顆輪狀等異形片劑催化劑。同時(shí)，壓片成型法制得的催化劑具有顆粒形狀一致，大小均勻，機(jī)械強(qiáng)度高，表面光滑等特點(diǎn)，適用于粒形狀一致，大小均勻，機(jī)械強(qiáng)度高，表面光滑等特