沉淀法制备催化剂ppt课件

1、在金属盐溶液中参与沉淀剂，在金属盐溶液中参与沉淀剂，生成难溶金属盐或金属水合生成难溶金属盐或金属水合氧化物，从溶液中沉淀出来，氧化物，从溶液中沉淀出来，再经老化、过滤、洗涤、枯再经老化、过滤、洗涤、枯燥、焙烧、成型、活化等工燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体序制得催化剂或催化剂载体 广泛用于制备高含量的广泛用于制备高含量的非贵金属、非金属氧化非贵金属、非金属氧化物催化剂或催化剂载体物催化剂或催化剂载体沉淀法的消费流程 沉淀的构成 (1)晶核的生成 (2)晶核的长大晶核的生成晶核的生成 均相成核：当溶液呈过饱和形状时，构晶离子由于静电作用，经过缔合而自发构成晶核的作用。例BaSO4

2、晶核的生成普通以为就是在过饱和溶液中，Ba2+与SO42-首先缔合为Ba2+SO42-离子对，然后再进一步结合Ba2+及SO42-而构成离子群，当离子群大到一定程度时便构成晶核。 异相成核：那么是溶液中的微粒等外来杂质作为晶种诱导沉淀构成的作用，例如，由化学纯试剂所配制的溶液每毫升大约至少有10个不溶性的微粒，它们就能起到晶核的作用。这种异相成核作用在沉淀构成的过程中总是存在的。 晶核的长大晶核的长大 晶核构成之后，构晶离子就可以向晶核外表运动并堆积下来，使晶核逐渐长大，最后构成沉淀微粒。 聚集相对速度:即构晶离子聚集成晶核，进一步积聚成沉淀微粒的速率,也就是晶核生成速率。 定向速率:即在聚集

3、的同时，构晶离子按一定顺序在晶核上进展定向陈列的速率，既是晶核长大速率。晶核的长大晶核的长大 晶核的生成速率 晶核的长大速率43mCCkNm单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数C:溶质的过饱和浓度 C*:溶质的饱和浓度，K，K：为常数，与沉淀的性质，温度等有关。21ddnCCAktmn单位时间内堆积的固体量单位时间内堆积的固体量晶核生成速率 晶核长大速率：离子很快聚集成大量晶核，溶液的过饱和度迅速下降，溶液中没有更多的离子聚集到晶核上，于是晶核就迅速聚集成细小的无定形颗粒，得到非晶形沉淀，甚至是胶体晶核长大速率 晶核生成速率：溶液中最初构成的晶核不多，有较多

4、的离子以晶核为中心，按一定的晶格定向陈列而成为颗粒较大的晶形沉淀晶核的长大晶核的长大 沉沉淀的类型淀的类型 金属盐类和沉淀剂的选择金属盐类和沉淀剂的选择 金属盐类的选择金属盐类的选择 沉淀剂的选择沉淀剂的选择选择原那么：不能引入有害杂质 沉淀剂要易分解挥发沉淀剂溶解度要大 提高阴离子的浓度，沉淀完全；被沉淀物吸附量少，易洗涤除去沉淀物溶解度要小 沉淀完全，适用于Cu、Ni、Ag、Mo 等较贵金属沉淀要易过滤和洗涤 尽量选用能构成晶形沉淀的沉淀剂盐类沉淀剂必需无毒，不会呵斥环境污染硝酸盐 非贵金属盐的首选硫酸盐、有机酸盐、金属复盐常用沉淀剂：碱类：氨水、 NaOH、KOH碳酸盐：(NH4)2CO

5、3、Na2CO3、CO2有机酸：CH3COOH、H2C2O4CH3COONH4 (NH4)2C2O4 影响沉淀的要素影响沉淀的要素 溶液的浓度溶液的浓度43mCCkNm晶核生成速率：21ddnCCAktmn晶核长大速率：生成速率或长大速率溶液过饱和度晶体大小晶核生成速率晶核生成速率晶晶核核长长大大速速率率晶体颗粒大小晶体颗粒大小结论：晶形沉淀应在稀溶液中进展稀溶液中更有利于晶核长大过饱和度不太大时S = 1.5-2.0可得到完好结晶过饱和度较大时，结晶速率很快，易产生错位和晶格缺陷，但也易包藏杂质、晶粒较小沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢参与，以免部分过浓非晶形沉淀应在较浓溶液中进展，沉淀剂应在搅拌下

6、迅速参与温度结论：晶核生成速率、长大速率存在极大值晶核生成速率最大时的温度比晶核长大速率最大时的温度低得多低温有利于晶核生成，不利于晶核长大，普通得到细小颗粒晶形沉淀应在较热溶液中进展，并且热溶液中沉淀吸附杂质少、沉淀时间短普通70-80 oC生成速率或长大速率温度晶体大小晶核生成速率晶核生成速率晶晶核核长长大大速速率率晶体颗粒大小晶体颗粒大小pH值同一物质在不同pH值下沉淀能够得到不同的晶形Al3+ + OHAl2O3 mH2O 无定形胶体-Al2O3 H2O 针状胶体-Al2O3 nH2O 球状晶体pH = 9pH 10pH 7为了保证沉淀颗粒的均一性、均匀性，pH值必需坚持相对稳定加料方

7、式顺加法： 沉淀剂参与到金属盐溶液中逆加法： 金属盐溶液参与到沉淀剂中并加法： 金属盐溶液和沉淀剂按比例同时并流加到沉淀槽中pH 多组分先后沉淀 沉淀不均匀pH 多组分同时沉淀 沉淀均匀pH稳定 多组分同时沉淀 沉淀均匀搅拌强度 1.搅拌强度大，液体分布均匀，但沉淀粒子能够被 搅浆打碎；搅拌强度小，液体不能混合均匀 2. 晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢参与，以免部分过浓 3. 非晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下迅速参与沉淀影响要素复杂。在实践操作中，应根据催化剂性能对构造的不同要求，选择适宜的沉淀条件，控制沉淀的类型和晶粒大小，以便得到预定的构造和理想的催化性能沉淀法制备催化剂的研讨重点 沉淀法

8、的分类沉淀法的分类 单组分沉淀法单组分沉淀法溶液中只需一种金属盐与沉淀剂作用，构成单一组分沉淀物例：氧化铝的制备 酸法：Al3+ + OH- Al2O3 nH2O 碱法：AlO2- + H3O+ Al2O3 nH2O 留意：1.对于两性物质，pH过高，沉淀会重新溶解2.氨水作沉淀剂时，氨浓度过高构成配离子，沉淀溶解3.(NH4)2CO3、Na2CO3作沉淀剂时，能够生成碳酸盐、氢氧化物、碱式碳酸盐沉淀 多组分共沉淀法将含有两种或两种以上金属盐的混合溶液与一种沉淀剂作用，构成多组分沉淀物优点：分散性和均匀性好留意：1.各金属盐、沉淀剂浓度、介质pH值、加料方式等条件件必需满足各个组分同时沉淀的要

9、求2.金属盐与沉淀碱式碳酸盐反响时，不仅能够构成金属碳酸盐如碳酸镍与氢氧化物氢氧化铝共沉淀混合物，还能够生成含有少量复合金属碳酸盐如碱式镍铝碳酸盐。金属金属AlMgCaZnCu是是否否否否是是Fe是是是是否否否否Ni是是是是否否否否Zn是是否否否否Mg是是是是否否Ca否否是是否否共沉淀时能否可构成复合碳酸盐的金属共沉淀时能否可构成复合碳酸盐的金属复盐的构成进一步添加了沉淀物组成的均匀性，这对在复盐的构成进一步添加了沉淀物组成的均匀性，这对在焙烧过程构成化合物或固熔体有重要影响焙烧过程构成化合物或固熔体有重要影响 均匀沉淀法沉淀剂不直接参与待沉淀溶液中，而是首先把待沉淀溶液与沉淀剂母体混合，构成

10、一个非常均匀的体系，然后调理温度，使沉淀剂母体逐渐转化为沉淀剂，从而使沉淀缓慢进展，得到均匀纯真的沉淀物例：制取氢氧化铝沉淀优点：抑制普通沉淀法中沉淀剂与待沉淀溶液混合不均匀、沉淀颗粒粗细不均、沉淀含杂质较多等缺陷 (NH2)2CO + 3H2O 2NH4+ + 2OH + CO2 母体 沉淀剂90100沉淀剂沉淀剂母体母体沉淀剂沉淀剂母体母体OHOH- -尿素尿素S S2-2-硫代乙酰胺硫代乙酰胺POPO4 43-3-磷酸三甲酯磷酸三甲酯S S2-2-硫脲硫脲C C2 2O O4 42-2-尿素与草酸二甲酯尿素与草酸二甲酯或草酸或草酸COCO3 32-2-三氯乙酸盐三氯乙酸盐SOSO4 42

11、-2-硫酸二甲酯硫酸二甲酯CrOCrO4 42-2-尿素与尿素与HCrOHCrO4 4- -SOSO4 42-2-黄酰胺黄酰胺常用的均匀沉淀剂母体常用的均匀沉淀剂母体 超均匀共沉淀法将沉淀操作分两步进展：首先借助缓冲剂将二种反响物暂时隔开，然后快速混合，在瞬间内将整个体系各处同时构成一个均匀地过饱和溶液，使沉淀颗粒大小一致，组分均匀分布。关键：瞬间混合快速搅拌 防止构成构造或组成不均匀的沉淀Na2SiO3溶液 = 1.3NaNO3溶液 = 1.2Ni(NO3)2 + HNO3溶液 = 1.1Ni/SiO2制备 苯选择加氢催化剂构成均匀的水溶胶或胶冻，再经分别、洗涤、枯燥、焙烧、复原即得催化剂

12、导晶沉淀法 配位共沉淀法借助晶化导向剂晶种引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法 预加少量晶种引导结晶快速完好构成例：制备高硅钠型分子筛丝光沸石、X型、Y型分子筛先在金属盐溶液中参与配位剂，构成金属配位物溶液，然后与沉淀剂一同并流到沉淀槽中进展沉淀。由于配位剂的参与，控制金属离子的浓度，使得沉淀物的粒径分布均匀导向剂导向剂 沉淀的后处置过程 老化 过滤 洗涤 枯燥 焙烧 成型 活化 沉淀的后处置过程沉淀的后处置过程 老化陈化、熟化老化陈化、熟化沉淀完成后不立刻过滤，而是和母液一同放置一段时间。在此期间内发生的一切不可逆变化称为沉淀物的老化要素：老化时间、温度、pH值作用：颗粒长大，构成颗粒

13、大小均匀的纯真粗晶体 晶形完善及晶形转变初生沉淀的不稳定构造逐渐变成稳定构造；非晶形沉淀能够变为晶形沉淀分子筛、水合氧化铝；多晶态沉淀物在不同老化条件下可得到不同晶形物质水合氧化铝 过滤与洗涤洗涤目的： 去除杂质杂质类型： 外表吸附 洗涤 构成混晶 老化 机械包藏 老化洗涤操作：蒸馏水、去离子水、洗涤液草酸铵溶液洗涤草酸盐沉淀 溶解度大的晶形沉淀用冷液洗涤； 溶解度小的非晶形沉淀用温热的易挥发稀电解质 溶液洗涤硝酸铵溶液洗涤水合氧化铝沉淀，防止构成胶体 枯燥与焙烧枯燥目的：去除水分枯燥条件：枯燥温度60-200 oC、枯燥时间枯燥影响：对催化剂物理构造孔构造有影响焙烧目的：1.经过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性杂质CO2、NO2、NH3，使其转化成所需的化学成分和化学形状2.借助固态反响、互溶和再结晶获得一定的晶形、微晶粒度、孔径和比外表积等3.使微晶适当烧结，以提供催化剂的机械强度成型后焙烧情况焙烧条件：焙烧温度不低于分解温度和催