催化剂载体概述PPT课件

1 催化剂载体略述 2 目录 催化剂载体概念催化剂载体的要求和作用催化剂载体分类常用催化剂载体 3 催化剂载体是固体催化剂特有部分 是催化剂活性成分的分散剂 黏合物 负载体 有时还担当共催化剂或助催化剂的角色 一 概念 4 二 作为载体的要求 可以稀释活性组分的密度可以一定程度上避免活性组分之间的烧结可以抗毒可以与活性组分之间存在相互作用 与主催化剂一同起作用可以制备成一定形状可以改善所担载的物质的组织结构 如增加孔隙 表面积等 5 载体的作用 降低催化剂成本提高催化剂机械强度提高催化剂热稳定性增加催化剂的活性和选择性延长催化剂寿命 6 三 催化剂载体的种类 天然矿物类天然矿物类物质本身具有一定的吸附性和催化活性 且耐高温 耐酸碱 常被用作催化剂的载体 已被用作TiO2载体的有硅藻土 高岭土 天然浮石和膨胀珍珠岩等 天然浮石 膨胀珍珠岩 7 吸附剂类吸附剂类载体为多孔性物质 比表面积较大 是使用最为广泛的一类载体 主要有活性炭 硅胶 多孔分子筛等 郑光涛等采用溶胶 凝胶法将改性后的高效TiO2光催化剂负载于球形硅胶上 得到了具有混晶结构 大比表面积 高活性的纳米TiO2光催化剂 负载后的催化剂在紫外区具有强的吸收 比表面积达到379 8m g 1 郑珊等合成了TiO2呈单层分散或双层分散状态的多孔分子筛MCM 41 结果表明 负载后 MCM 41孔道表面的SiO2以化学键相连生成Si O Ti键 8 玻璃类玻璃价廉易得 具有良好的透光性 便于设计成各种形状 引起了研究者的重视 张新英等以空心玻璃微球为载体 用溶胶 凝胶法制备负载型复合光催化剂 所得催化剂可以漂浮在水面上 便于回收和重新利用 陶瓷类陶瓷也是一种多孔性物质 具有良好的附着性 耐酸碱性和耐高温性较好 也可用作催化剂载体 若在日常使用的陶瓷上负载TiO2 可以制成具有良好自洁功能的陶瓷 起到净化环境的作用 9 有机类某些高分子聚合物 如饱和的碳链聚合物或氟聚合物 有较强的抗氧化能力 也可以用作催化剂载体 10 四 常用催化剂载体 1 Al2O3 工业催化剂用得最多的载体 价格便宜 耐热性高 活性组分的亲和性很好 2 硅胶 化学成分为SiO2 通常由水玻璃 Na2SiO3 酸化制取 水玻璃与酸作用后生成硅酸 硅酸聚合 缩合 形成结构不确定的聚合物 SiO2是用得较多的载体 但在工业上的应用少于Al2O3 这是因为制备困难 与活性组分的亲和力弱 水蒸气共存下易烧结等缺点 11 3 硅藻土 自然SiO2 含少量的金属氧化物及有机物 其孔结构和比表面随产地而变 使用前要用酸处理 一是为了提高SiO2的含量 增大比表面 比孔容和主要孔半径 二是为了提高热稳定性 经酸处理后 可进一步增大比表面 硅藻土主要用于制备固定床催化剂 4 活性炭 主要成分是C 含有少量H O N S和灰分等 活性炭具有不规则的石磨结构 表面存在羰基 醌基 羟基和羧基等官能团 活性炭特点是具有发达的细孔和大的表面积 热稳定高 12 5 碳化硅 碳化物系陶瓷的熔点高于2000 C 具有高热传导率 高硬度 强耐热 耐冲击性 但在氧气氛中容易被氧化 因此SiC常作为高温环境催化剂的载体 6 分子筛 是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐 由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成的孔道和空腔体系 具有很高的热稳定性 水热稳定性和耐酸碱性 13 新型催化剂载体 碳纳米管碳纳米管是碳的一种同素异形体 其孔径可以从几个纳米到100nm 由于它是由石墨演化而来 因而仍有大量未成对电子沿管壁游动 事实上 碳纳米管既具有金属的导电性 又具有半导体性能 尤其是由于某些特别的缺陷也可能导致同一碳管既具有金属的性质 又具有半导体的性质 通过在单个碳纳米管上引入缺陷 再通过调整缺陷在碳纳米管上的位置 可在很大范围内改变和调节碳纳米管的这种电性能 14 碳纳米管的发现及其独特的电学性能使其代替石墨或石墨化的活性炭作为电子传递载体在氨合成催化剂中有着潜在的研究应用前景 许多催化反应与催化剂的电子效应有关 这无疑为碳纳米管的应用提供了前景 因为在此情况下 碳纳米管既是载体 又起着助催化剂的作用 15 碳纳米管具有良好的储氢性能 在嵌入钾或锂后碳纳米管在温和条件下即可得到质量分数为