催化剂的制备.ppt

1、催化剂的制备,溶胶-凝胶法 浸渍法 沉淀法,基本概念,胶体（colloid）是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。 溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在11000nm之间。 凝胶（Gel）是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在13之间。,简单的讲，溶胶凝胶法就是用含高活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网

2、络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 溶胶与凝胶的结构比较 这种特殊的网架结构赋予凝胶很高的比表面,溶胶凝胶法的工艺过程,溶胶凝胶法的优势,起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 较高的纯度 组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料 可降低程序中的温度 具有流变特性，可用于不同用途产品的制备 可以控制孔隙度 容易制备各种形状,溶胶凝胶法的缺陷,原料成本较高 存在残留小孔洞 存在残留的碳 较长的反应时间 有机溶剂对人体有一定的危害性,浸渍法,浸渍法并不是直接用活性组分本身的溶液来与载体接触，而是使用这种活性组分的易溶于溶剂

3、的盐类或其他化合物的溶液。这些盐类或化合物负载在载体表面上以后，加热分解得到所需要的活性组分。因此活性组分所用溶液应选用含活性组分，溶解度大，结构稳定，焙烧时可分解为稳定的化合物，通常为硝酸盐、乙酸盐、草酸盐或铵盐 用浸渍法制备催化剂，载体的孔结构基本上决定了制得催化剂的孔结构和比表面积大小。,1.方法简介 把载体泡入过量的含有活性组分的可溶性化合物溶液（浸渍液）中，待吸附平衡后过滤、干燥及焙烧后即成。 负载量的控制：调节浸渍液浓度和体积 如果负载量不太大的情况下，尽可能一次浸渍，负载量大的时候可以采取多次浸渍 吸附遵循吸附等温线,2.载体的吸附 PH值 溶液PH值=载体等电点时，载体不带电，

4、不吸附 溶液PH值载体等电点时，载体带负电，吸附阳离子 例如： SiO2的等电点在PH=12,溶液的PH2时，SiO2表面带负电，可吸附阳离子 Al2O3的等电点在PH=79，溶液的PH一般也在这个附近，载体即可带正电也可带负电荷，所以既能吸附阳离子，也可吸附阴离子，但较弱 MgO的等电点在PH=12.112.7，溶液的PH一般小于此，载体MgO带正电荷吸附阴离子 丝光沸石的等电点在PH=8,溶液的PH8时，丝光沸石表面带负电，可吸附阳离子,浸渍法的优缺点,优点：比较好的定量负载 基本上负载量与投料比能吻合 利用率高，用量少，成本低 缺点：一般用于活性组分含量较低的负载 负载组分多数情况下仅仅

5、分布在载体表面上 负载强度较差,沉淀法,适用于高、中负载量非贵重金属、金属氧化物、金属盐催化剂的制备 负载量10%20%,沉淀法的条件选择,1.金属盐溶液的选择 草酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、醋酸盐、铵盐等 2.沉淀剂的选择 碱类：NaOH、KOH、NH4OH（氨水、氨气） 尿素： (NH2)2CO 铵盐： (NH4)2CO3,NH4HCO3,(NH4)2SO4,(NH4)2C2O4 碳酸盐：Na2CO3，NaHCO3，K2CO3 沉淀剂选择时应注意： 沉淀剂的溶解度要大 沉淀物溶解度要小 沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染,沉淀法的影响因素,加料顺序： 影响沉淀物结构和颗粒分布 沉淀

6、PH值 PH的改变可使晶粒的大小与排列方式及结晶完全度不同，从而使成品催化剂的比表面和孔结构有很大差别,沉淀法的影响因素,浓度的影响 溶液浓度高 （即过饱和 度高）， 有利于晶核 的形成,沉淀法的影响因素,温度的影响 研究结果表明：低温时有利于晶核的生成，不利于晶核长大，得到细小颗粒沉淀。 搅拌速度 沉淀时提高搅拌速度有利于晶核生成,形成晶形沉淀的条件： 沉淀作用应在适当的稀溶液中进行，但也不宜太稀，以免增加沉淀物的溶解损失 沉淀剂应在不断搅拌下缓慢加入 避免发生局部过浓生成大量晶核并同时维持一 定的过饱和度, 沉淀应在热溶液中进行 T 过饱和度 有利于晶体长大 老化 微晶消失，粗晶长大，易形

7、成晶体,将沉淀负载到载体上时注意问题： A.对表面有羟基的载体，当羟基参与反应时载体表面的PH值溶液中的PH值，则在表面上优先沉淀 B.要快速混合，避免在本体溶液中快速成核及长大，否则溶胶太大不易进入孔中，只结合在载体外表面，导致孔道内没有活性组分，制得的催化剂活性低,沉积沉淀法 方法介绍 使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个十分均匀的体系，然后调节温度，使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀,均匀沉淀法,原理：将催化剂组分溶液先借助缓冲液暂时分开，然后快速搅拌，使整个体系在瞬间形成均匀的过饱和溶液，经过一定诱导期，形成均匀沉淀。 如图所示，将三种溶液按计算含量分层加至一带有搅拌的混合器，然后骤然开动搅拌器，使之瞬间形成过饱和溶液，隔一段静置诱导期后就形成超均匀凝胶。,研究现状,Ouz Karvan 等人用湿法浸渍将CuO负载在SiO2上，使负载量大大提高，但原料成本高，合成步骤复杂。 Qingjie Yu 等人通过调节相应pH值使凝胶速度提高，减少了合成周期。但是其原料成本高且有一