催化劑制備方法課件

1、催化劑的制備方法姓名：李淑敏123催化劑的制備方法簡介具體簡介實例介紹目錄催化劑的制備方法1.浸漬法2.沉淀法3.離子交換法4.共混合法5.滾涂法和噴涂法6.瀝濾法具體簡介一、浸漬法 將載體置于含活性組分的溶液中浸泡，達(dá)到平衡后將剩余液體除去（或?qū)⑷芤喝拷牍腆w），再經(jīng)干燥、煅燒、活化等步驟，即得催化劑。 浸漬溶液中所含的活性組分，應(yīng)該有溶解度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定或可受熱分解為穩(wěn)定化合物的特點。一般多選用硝酸鹽、乙酸鹽、銨鹽等。流程：載體（如Al2O3）沉淀洗滌、干燥用活性組分將溶液浸漬催化劑成型干燥焙燒分解活化還原負(fù)載型金屬氧化催化劑負(fù)載型金屬催化劑浸漬法的基本原理 當(dāng)多空載體與溶液接觸時，由于表

2、面張力作用而產(chǎn)生的毛細(xì)管壓力，使溶液進(jìn)入毛細(xì)管內(nèi)部，然后溶液中的活性組分再在細(xì)孔內(nèi)表面上吸附。浸漬法的影響因素：1）鹽濃度： 活性組分金屬的易溶鹽 硝酸鹽、銨鹽、有機酸鹽（乙酸鹽、乳酸鹽）浸漬液濃度：催化劑中活性組分含量（以氧化物計）載體比孔容，ml/g浸漬液濃度（以氧化物計），g/ml2）浸漬時間： t=2/x x2/r 滲透時間與粘度系數(shù)、表面張力、孔徑和粒度有關(guān)在氧化鋁上浸漬含Ni化合物關(guān)于浸漬時間的幾種情況：1）活性組分在孔壁的吸附速率快于擴散速率，導(dǎo)致活性組分吸附在孔口（時間或活性組分濃度不夠）；2）浸漬后過濾，靜置，吸附的活性成分重新解吸，通過再分配實現(xiàn)均勻分布（不立刻干燥）；3）

3、浸漬后不過濾，載體外活性成分不斷擴散至孔道內(nèi)，實現(xiàn)均勻分布（增加浸漬時間）。3）浸漬前載體的狀態(tài) 載體狀態(tài)不同使組分在載體內(nèi)部的分布不均勻，且當(dāng)浸漬液濃度愈大，不均勻性愈顯著。在同樣濃度的浸漬液條件下，干燥載體內(nèi)浸漬組分的分布比濕載體時均勻。4）活性組分分布對催化活性的影響均勻 蛋殼 蛋白 蛋黃浸漬方法分類：過量浸漬法：將載體浸漬在過量溶液中，溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時間后除去過剩的液體，干燥、焙燒、活化等體積浸漬法：預(yù)先測定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量（實際采用噴霧法把配好的溶液噴灑在不斷翻動的載體上，達(dá)到浸漬的目的）多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒

4、反復(fù)進(jìn)行多次二、沉淀法 沉淀法的基本原理是在含金屬鹽類的水溶液中，加進(jìn)沉淀劑，以便生成水合氧化物、碳酸鹽的結(jié)晶或凝膠。將生成的沉淀物分離、洗滌、干燥后，即得催化劑。 這種方法由于要得到具有一定活性化合物，所以在操作上必須更加嚴(yán)格。沉淀法的流程：兩種以上金屬鹽溶液混合加Na(OH)沉淀晶形或非晶形沉淀洗滌干燥焙燒研磨成型活化催化劑沉淀法的控制因素（1）沉淀劑的選擇 a：盡可能的使用易分解并含有揮發(fā)成分的沉淀劑 b：形成的沉淀物必須便于過濾和洗滌 c：沉淀劑的溶解度要大一些 d：沉淀劑不應(yīng)造成環(huán)境污染常用沉淀劑： 堿 類：氨水、NaOH、KOH 碳酸鹽：(NH4)2CO3、Na2CO3、CO2 有

5、機酸：CH3COOH、H2C2O4、 CH3COONH4、(NH4)2C2O4（2）溶液濃度的影響 溶液中生成沉淀的首要條件之一是其濃度超過飽和濃度。 溶液的濃度對沉淀過程的影響表現(xiàn)在對晶核的生成和晶核生長的影響。生成速率或長大速率溶液過飽和度晶體大小晶核生成速率晶核長大速率晶體顆粒大?。?）沉淀溫度 當(dāng)溶液中溶質(zhì)數(shù)量一定時，溫度高則過飽和度下降，使晶核生成的速率減??；當(dāng)溫度低時，由于溶液的過飽和度增大，而使晶核的生成速率增加。生成速率或長大速率溫度晶體大小晶核生成速率晶核長大速率晶體顆粒大?。?）加料順序 順加法： 沉淀劑加入到金屬鹽溶液中逆加法： 金屬鹽溶液加入到沉淀劑中并加法：金屬鹽溶液

6、和沉淀劑按比例同時并流加到沉淀槽中pH 多組分先后沉淀 沉淀不均勻pH 多組分同時沉淀 沉淀均勻pH穩(wěn)定 多組分同時沉淀 沉淀均勻（5）pH值 沉淀法中常用堿性物質(zhì)作沉淀劑，沉淀物的生成在相當(dāng)大的程度上受溶液的pH值得影響沉淀方法的分離1）單組分沉淀法 單組份沉淀法是通過沉淀劑與一種特殊組分溶液作用以制備單一組分沉淀物的方法。例：氧化鋁的制備 堿法：Al3+ + OH- Al2O3 nH2O 酸法：AlO2- + H3O+ Al2O3 nH2O （2）共沉淀法 共沉淀法是將催化劑所需的兩個或兩個以上組分同時沉淀的一個方法。注意： 各金屬鹽、沉淀劑濃度、介質(zhì)pH值、加料方式等條件件必須滿足各個組

7、分同時沉淀的要求共沉淀時是否可形成復(fù)合碳酸鹽的金屬金屬AlMgCaZnCu是否否是Fe是是否否Ni是是否否Zn是否否Mg是是否Ca否是否3）均勻沉淀法和超均勻沉淀法 均勻沉淀物不易得到，一般情況下是在溶液中以均勻的速率產(chǎn)生沉淀劑的離子或者改變?nèi)芤旱膒H值。 超均勻共沉淀法操作形成分為兩步。首先，制備鹽溶液的懸浮層，并將這些懸浮層立刻混合成為超飽和溶液，然后，由此超飽和溶液得到均勻沉淀。（4）浸漬沉淀法 在浸漬液中預(yù)先配入沉淀劑母體，待浸漬單元操作完成之后，加熱升溫使待沉淀組分沉積在載體表面。（5）導(dǎo)晶沉淀法 借晶化導(dǎo)向劑引導(dǎo)非晶體沉淀轉(zhuǎn)化為晶體型沉淀的快速而有效的方法。（6）水熱合成法 水在高

8、溫、高壓下時稱之為水熱狀態(tài)。利用水熱合成可以合成大的單晶和新的沸石分子篩。三、離子交換法 離子交換法是在載體上金屬離子交換而負(fù)載的方法。具有表面羥基的二氧化硅凝膠、氧化處理過的活性炭、天熱硅酸鹽或人工合成的硅酸鹽，其中含有大量的陽離子，有的易解離，因而可與其他的陽離子進(jìn)行交換。 在交換過程中，根據(jù)交換離子的種類和交換度的不同，需要注意交換溫度、交換濃度等因素。分子篩上的離子交換過程： 分子篩的化學(xué)組成：Mn+(Al2O3)p(SiO2)qwH2OM 是n價堿金屬、堿土金屬陽離子，特別是鈉離子。p, q, w分別是氧化硅、氧化鋁、結(jié)晶水的分子數(shù)。通過改變這些變數(shù)和分子篩晶胞內(nèi)四面體的排列組合（鏈

9、狀、層狀、多面體等）可以衍生各種類型分子篩。 離子交換順序四、共混合法 許多固體催化劑是用比較簡單的混合法經(jīng)碾壓制成。其基本操作是將活性組分與載體機械混合后，碾壓至一定程度，再經(jīng)擠條成型，最后煅燒活化。分為干混合法和濕混合法。 常用的設(shè)備有：拌粉機、球磨機、捏合機、槽式混合器、輪碾機等。 干混合法的流程：濕混合法的流程：五、滾涂法和噴涂法 噴涂法可以看成是由浸漬法派生而出的，而滾涂法則可看成是共混合法。 滾涂法是將活性組分先放在一個可動搖的容器中，再將載體布于其上，經(jīng)過一段時間的滾動，活性組分逐漸黏附其上。 噴涂法與滾涂法類似，但活性組分不與載體混合一起，而是用噴槍或其他手段噴附于載體上。六、

10、瀝濾法（骨架催化劑的制備） 骨架催化劑是一種常用于加氫、脫氫反應(yīng)的催化劑。這類催化劑的特點是金屬分散度高、催化活性高。常用的是骨架鎳，此外還有骨架鈷、骨架鐵催化劑等。這類催化劑又稱Raney催化劑。 骨架催化劑的制備一般分為三步，即合金的制取、粉碎及溶解。 具體實例一、浸漬法幾個浸漬法制備催化劑的實例1.甲醇氧化制甲醛用鐵鉬系催化劑 將Fe2(MoO4)3粉與草酸混合，用蒸餾水加熱溶解，配制成兩種不同比重的溶液，分兩次浸漬在硅膠上。2.乙烯空氣氧化制環(huán)氧乙烷用銀催化劑3.異丁烷催化脫氫用CrO.K2O/Al2O3催化劑4.鄰二甲苯制苯酐用V2O5-K2S2O7-Sb2O5-TiO2催化劑二、沉

11、淀法制備催化劑舉例1.Al2O3的制備（單組分沉淀劑） 多數(shù)情況下都是先制備氧化鋁的水合物，然后將其轉(zhuǎn)化為Al2O3。水合氧化鋁一般有四種：-Al2O3.3H2O-水氧鋁-Al2O3.H2O-水軟鋁石、-Al2O3.3H2O-拜爾石、-Al2O3.H2O-水硬鋁石。A、-Al2O3.H2O的制備 將氫氧化鋁凝膠在pH12的溶液中，于353K陳化，便得到產(chǎn)物。B、-Al2O3.3H2O的制備 通常在313-333K將CO2慢慢通入NaAlO3溶液中，在pH12時，便得到產(chǎn)物。C、-Al2O3.H2O的制備 在熱壓釜中將氧化鋁或其三水合物置于548-698K、大于14.1*103壓力下便可得到。D

12、、-Al2O3.3H2O的制備 室溫下降將CO2快速通入NaAlO3溶液中，在在pH10時，便可得到產(chǎn)物。2.分子篩的制備 制備分子篩主要通過混合液成膠、晶化、洗滌、成型及活化等步驟。以下介紹影響分子篩制備的幾個因素。（1）硅鋁比。不同型號的分子篩有其固定的硅鋁比，如A型為2.0左右。（2）基數(shù)?；鶖?shù)是指反應(yīng)物料中氧化鋁的摩爾濃度。A型為0.2-0.3mol/L.（3）堿度。指晶化過程中，反應(yīng)液中所含堿的濃度，一般以Na2O的摩爾度表示。（4）晶化溫度和晶化時間。一般規(guī)律是，高溫晶化需時短，低溫晶化需時長。（5）成膠溫度。一般情況下，溫度越高越易成膠。三、離子交換法制備催化劑的實例1.SiO2表面上的離子交換 因為SiO2的表面羥基有H+顯酸性，因而有陽離子交換能力。2. SiO2.Al2O3表面上的離子交換 預(yù)先將SiO2.Al2O3的H+用0.1mol/L氨水離子交換，成為NH4+型，由NH4+/ SiO2.Al2O3與陽離子交換。3.沸石分子篩的離子交換 沸石分子篩的