催化劑制備方法

1、l改變化學(xué)反應(yīng)的速度，控制反應(yīng)方向和改變化學(xué)反應(yīng)的速度，控制反應(yīng)方向和產(chǎn)物構(gòu)成產(chǎn)物構(gòu)成反應(yīng)物產(chǎn)物催化劑催化劑反應(yīng)物l加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但不進(jìn)入化學(xué)反加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但不進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)計(jì)量應(yīng)計(jì)量l催化劑對(duì)反應(yīng)有選擇性催化劑對(duì)反應(yīng)有選擇性l只能加速熱力學(xué)上可能的反應(yīng)只能加速熱力學(xué)上可能的反應(yīng)l不改變化學(xué)平衡的位置不改變化學(xué)平衡的位置l多相反應(yīng)固體催化劑（石化工業(yè)應(yīng)用最多）多相反應(yīng)固體催化劑（石化工業(yè)應(yīng)用最多） Al2O3/SiO2催化裂化生產(chǎn)汽油l均相反應(yīng)配合物催化劑（精細(xì)化學(xué)品、聚合）均相反應(yīng)配合物催化劑（精細(xì)化學(xué)品、聚合） 茂金屬絡(luò)合物生產(chǎn)聚乙烯茂金屬絡(luò)合物生產(chǎn)聚乙烯l酶催化劑（生物化工）

2、酶催化劑（生物化工）l載體（載體（Al2O3 ）l主催化劑（合成主催化劑（合成NH3中的中的Fe）l助催化劑（合成助催化劑（合成NH3中的中的K2O）l共催化劑（石油裂解共催化劑（石油裂解SiO2-Al2O3）l多種化學(xué)組成的匹配多種化學(xué)組成的匹配 各組分一起協(xié)調(diào)作用的多功能催化劑各組分一起協(xié)調(diào)作用的多功能催化劑l一定物理結(jié)構(gòu)的控制一定物理結(jié)構(gòu)的控制 粒度、比表面、孔體積粒度、比表面、孔體積l不同制備方法，成分、用量相同，但催化劑的不同制備方法，成分、用量相同，但催化劑的性能可能不同性能可能不同 沉淀法沉淀法 浸漬法浸漬法 混合法混合法 離子交換法離子交換法n近年新發(fā)展的方法：近年新發(fā)展的方法

3、：微乳液法；微乳液法；Solgel法；超臨界法；膜技術(shù)法法；超臨界法；膜技術(shù)法；CVD法法l沉淀劑加入金屬鹽類溶液，得到沉淀后沉淀劑加入金屬鹽類溶液，得到沉淀后再進(jìn)行處理再進(jìn)行處理金屬鹽溶液NaOH(Na2CO3)沉淀洗滌活化成型干燥焙燒研磨催化劑l制備非貴金屬的單組分催化劑或載體制備非貴金屬的單組分催化劑或載體Al3+ + OH- Al2O3.nH2O焙燒- Al2O3， - Al2O3， -Al2O3載體載體Al2O3l多個(gè)組分同時(shí)沉淀（各組分比例較恒定，多個(gè)組分同時(shí)沉淀（各組分比例較恒定，分布也均勻）分布也均勻）Cu(NO3) 2 Zn (NO3) 2 Al (NO3) 3 溶液Na2C

4、O3三元混合氧化物沉淀PH中性合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3l金屬鹽溶液與沉淀劑充分混合后，逐漸金屬鹽溶液與沉淀劑充分混合后，逐漸改變條件得到顆粒均勻、純凈的沉淀物改變條件得到顆粒均勻、純凈的沉淀物尿素調(diào)節(jié)堿性(NH2)2CO + 3H2O 2NH4+ + 2OH- + CO2加熱到90-100 0C尿素，同時(shí)釋放出OH-l借助晶化導(dǎo)向劑引導(dǎo)非晶型沉淀轉(zhuǎn)化為借助晶化導(dǎo)向劑引導(dǎo)非晶型沉淀轉(zhuǎn)化為晶型沉淀晶型沉淀X,Y分子篩合成分子篩合成原料加晶種高結(jié)晶度晶化無定型物X，Y晶體轉(zhuǎn)化l一般選用硝酸鹽（大都溶于水）一般選用硝酸鹽（大都溶于水）l貴金屬為氯化物的濃鹽酸溶液貴金屬為氯化物的濃鹽酸溶液l錸

5、選用高錸酸（錸選用高錸酸（H2Re2O7）l易分解揮發(fā)除去（氨氣，氨水，銨鹽，易分解揮發(fā)除去（氨氣，氨水，銨鹽，碳酸鹽等）碳酸鹽等）l形成的沉淀物便于過濾和洗滌（最好是形成的沉淀物便于過濾和洗滌（最好是晶型沉淀，雜質(zhì)少，易過濾洗滌）晶型沉淀，雜質(zhì)少，易過濾洗滌）l沉淀劑的溶解度要大（這樣被沉淀物吸沉淀劑的溶解度要大（這樣被沉淀物吸附的量就少）附的量就少）l沉淀物的溶解度應(yīng)很小沉淀物的溶解度應(yīng)很小l沉淀劑無污染沉淀劑無污染l濃度濃度 溶液濃度過飽和時(shí)，晶體析出，但太大晶核增多，溶液濃度過飽和時(shí)，晶體析出，但太大晶核增多，晶粒會(huì)變?。┚Я?huì)變?。﹍溫度溫度 低溫有利于晶核形成，不利于長(zhǎng)大，高溫時(shí)有

6、利于低溫有利于晶核形成，不利于長(zhǎng)大，高溫時(shí)有利于增大，吸附雜質(zhì)也少增大，吸附雜質(zhì)也少lpH值值 在不同在不同pH值下，沉淀會(huì)先后生成值下，沉淀會(huì)先后生成l加料順序和攪拌強(qiáng)度加料順序和攪拌強(qiáng)度 加料方式不同，沉淀性質(zhì)有差異加料方式不同，沉淀性質(zhì)有差異l晶型沉淀陳化有助于獲得顆粒均勻的晶晶型沉淀陳化有助于獲得顆粒均勻的晶體（吸附雜質(zhì)較少）體（吸附雜質(zhì)較少）l非晶型沉淀一般應(yīng)立即過濾非晶型沉淀一般應(yīng)立即過濾(防止進(jìn)一步防止進(jìn)一步凝聚包裹雜質(zhì)）凝聚包裹雜質(zhì)）l一般洗滌到無一般洗滌到無OH-,NO3-l干燥（除去濕沉淀中的洗滌液）干燥（除去濕沉淀中的洗滌液）l焙燒（熱分解除去揮發(fā)性物質(zhì)，或發(fā)生焙燒（熱分

7、解除去揮發(fā)性物質(zhì)，或發(fā)生固態(tài)反應(yīng)，微晶適度燒結(jié)）固態(tài)反應(yīng)，微晶適度燒結(jié)）l活化（在一定氣氛下處理使金屬價(jià)態(tài)發(fā)活化（在一定氣氛下處理使金屬價(jià)態(tài)發(fā)生變化）生變化） NaY原粉Na型絲光沸石混合水玻璃硫酸鋁偏鋁酸鈉氫氧化鈉成膠晶化過濾洗滌干燥l將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體中浸漬將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體中浸漬載體（如Al2O3）的沉淀洗滌干燥載體的成型用活性組份浸漬干燥焙燒分解活化還原負(fù)載型金屬催化劑l活性組份在載體表面上的吸附活性組份在載體表面上的吸附l毛細(xì)管壓力使液體滲透到載體空隙內(nèi)部毛細(xì)管壓力使液體滲透到載體空隙內(nèi)部l提高浸漬量（可抽真空或提高浸漬液溫度）提高浸漬量（可抽真空或提高浸漬液溫度

8、）l活性組份在載體上的不均勻分布活性組份在載體上的不均勻分布l可用已成型的載體（如氧化鋁，氧化硅，可用已成型的載體（如氧化鋁，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等）活性炭，浮石，活性白土等）l負(fù)載組份利用率高，用量少（如貴金屬）負(fù)載組份利用率高，用量少（如貴金屬）l將載體浸入過量的浸漬溶液中（浸漬液將載體浸入過量的浸漬溶液中（浸漬液體超過可吸收體積），待吸附平衡后，體超過可吸收體積），待吸附平衡后，瀝去過剩溶液，干燥，活化后再得催化瀝去過剩溶液，干燥，活化后再得催化劑成品。劑成品。l將載體與正好可吸附量的浸漬溶液相混將載體與正好可吸附量的浸漬溶液相混合，浸漬溶液剛好浸漬載體顆粒而無過合，浸漬溶液剛

9、好浸漬載體顆粒而無過剩。剩。l預(yù)先測(cè)定浸漬溶液的體積預(yù)先測(cè)定浸漬溶液的體積l多活性物質(zhì)的浸漬多活性物質(zhì)的浸漬l浸漬時(shí)間浸漬時(shí)間l重復(fù)多次的浸漬、干燥、焙燒可制得活性重復(fù)多次的浸漬、干燥、焙燒可制得活性物質(zhì)含量較高的催化劑物質(zhì)含量較高的催化劑l可避免多組分浸漬化合物各組分競(jìng)爭(zhēng)吸附可避免多組分浸漬化合物各組分競(jìng)爭(zhēng)吸附l將浸漬溶液滲透到載體的空隙，然后加將浸漬溶液滲透到載體的空隙，然后加入沉淀劑使活性組分沉淀于載體的內(nèi)孔入沉淀劑使活性組分沉淀于載體的內(nèi)孔和表面和表面吸附H2PtCl6鹽酸溶液載體再加入NaOH載體沉淀氫氧化鉑沉淀先浸漬易還原粒子細(xì)l鉑鉑/氧化鋁氧化鋁-重整催化劑重整催化劑將汽油中直鏈

10、烴芳構(gòu)化將汽油中直鏈烴芳構(gòu)化 載體（99.9%Al2O3）成型1/6*1/6英寸預(yù)處理：比表面250m2/g, 0.56ml/g540oC活化、冷卻、120oC 干燥590oC活化焙燒分解高溫活化還原負(fù)載型重整重整催化劑l鎳鎳/氧化鋁氧化鋁-重整催化劑重整催化劑將甲烷或石腦油重整制合成氣將甲烷或石腦油重整制合成氣Al2O3+鋁酸鈣水泥+石墨+水成型16*16*6mm預(yù)處理：120oC干燥、 1400oC焙燒,得載體熔融 干燥、活化焙燒分解熔融干燥、活化焙燒分解負(fù)載型鎳鎳催化劑l直接將兩種或兩種以上物質(zhì)機(jī)械混合直接將兩種或兩種以上物質(zhì)機(jī)械混合l設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方

11、便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定（球磨機(jī)、拌粉機(jī)）（球磨機(jī)、拌粉機(jī)）l分散性和均勻性較低分散性和均勻性較低l固體磷酸催化劑（促進(jìn)烯烴聚合、異構(gòu)固體磷酸催化劑（促進(jìn)烯烴聚合、異構(gòu)化、水合、烯烴烷基化、醇類脫水）化、水合、烯烴烷基化、醇類脫水）硅藻土正磷酸100份石磨300份30份磷酸負(fù)載于硅藻土混合烘干成型、焙燒固體磷酸l鋅錳系脫硫催化劑（合成氨廠的原料氣鋅錳系脫硫催化劑（合成氨廠的原料氣凈化，脫除其中含有的有機(jī)硫化物）凈化，脫除其中含有的有機(jī)硫化物）碳酸鋅氧化鎂二氧化錳機(jī)混焙燒350 oC分解碳酸鋅噴球焙燒脫硫催化劑鋅-錳-鎂脫硫催化劑l利用離子交換作為其主要制備工序的催利用離子交換作為其主要制備工序的催

12、化劑制備方法化劑制備方法l利用離子交換的手段把活性組分以陽離利用離子交換的手段把活性組分以陽離子的形式交換吸附到載體上子的形式交換吸附到載體上l適用于低含量，高利用率的貴金屬催化適用于低含量，高利用率的貴金屬催化劑劑l用于活性組分高分散，均勻分布大表面用于活性組分高分散，均勻分布大表面的負(fù)載型金屬催化劑的負(fù)載型金屬催化劑l氫型分子篩的制備（氫型分子篩的制備（H-ZSM-5）硅酸鈉硫酸鋁氫氧化鈉晶化Na-ZSM-5分子篩1 M NH4NO3交換35次NH4-ZSM-5分子篩焙燒脫氨H-ZSM-5l制備制備Zn/ZSM-5(用于丙烷芳構(gòu)化）用于丙烷芳構(gòu)化）Na-ZSM-5分子篩焙燒脫有機(jī)胺1 M

13、HCL90oC交換3次H-ZSM-5洗滌焙燒Zn(NO3)2溶液交換Zn/ZSM-5催化劑l反應(yīng)器中需要一定尺寸和形狀的催化劑反應(yīng)器中需要一定尺寸和形狀的催化劑顆粒（球型、條型、微球型、蜂窩型等顆粒（球型、條型、微球型、蜂窩型等)l顆粒形狀影響到催化劑的活性、選擇性、顆粒形狀影響到催化劑的活性、選擇性、強(qiáng)度、阻力、傳熱強(qiáng)度、阻力、傳熱l催化劑的強(qiáng)度、粒度范圍較大催化劑的強(qiáng)度、粒度范圍較大l形狀不一的粒狀催化劑易造成氣流分布形狀不一的粒狀催化劑易造成氣流分布不均不均l顆粒尺寸過小會(huì)加大氣流阻力，且成型顆粒尺寸過小會(huì)加大氣流阻力，且成型困難困難催化劑床層l機(jī)械強(qiáng)度要求高（催化劑需要不斷移動(dòng)）機(jī)械強(qiáng)

14、度要求高（催化劑需要不斷移動(dòng)）l形狀為無角的小球（直徑形狀為無角的小球（直徑3-4mm或更大）或更大）l催化劑必須有良好的流動(dòng)性能催化劑必須有良好的流動(dòng)性能l微球顆粒直徑為微球顆粒直徑為20-150m催化劑顆粒反應(yīng)氣l催化劑顆粒在液體中容易懸浮，循環(huán)流催化劑顆粒在液體中容易懸浮，循環(huán)流動(dòng)動(dòng)l微米至毫米級(jí)的球型顆粒微米至毫米級(jí)的球型顆粒l壓片是可靠的增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的方法壓片是可靠的增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的方法l增加燒結(jié)工藝增加燒結(jié)工藝l添加粘結(jié)劑（硅、鋁溶膠、水玻璃；硝添加粘結(jié)劑（硅、鋁溶膠、水玻璃；硝酸、醋酸、糊精酸、醋酸、糊精)l顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度高

15、強(qiáng)度高l適用于固定床反應(yīng)器適用于固定床反應(yīng)器l缺點(diǎn)缺點(diǎn),生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜壓片模具原料粉末l比表面和孔結(jié)構(gòu)變化比表面和孔結(jié)構(gòu)變化l成型壓力提高，比表面積變小，然后有成型壓力提高，比表面積變小，然后有所回升（壓力更高時(shí)可使顆粒破碎）所回升（壓力更高時(shí)可使顆粒破碎）l壓力提高，平均孔徑和總孔體積降低，壓力提高，平均孔徑和總孔體積降低，孔分布平均化孔分布平均化l塑性好的物料（鋁膠等），或粉狀物加塑性好的物料（鋁膠等），或粉狀物加了粘結(jié)劑后可擠條成型了粘結(jié)劑后可擠條成型l強(qiáng)度低（可燒結(jié)補(bǔ)強(qiáng)）強(qiáng)度低（可燒結(jié)補(bǔ)強(qiáng)）擠條模具原料粉末l粉末細(xì)，粘結(jié)劑量多，易擠條成型粉末細(xì)，粘結(jié)劑量多

16、，易擠條成型l但粘結(jié)劑量多，干燥后收縮，形狀難保但粘結(jié)劑量多，干燥后收縮，形狀難保持持l用霧化器將溶液分散為霧狀液滴，在熱用霧化器將溶液分散為霧狀液滴，在熱風(fēng)中干燥而獲得微球型催化劑風(fēng)中干燥而獲得微球型催化劑l流化床催化劑大多用該法流化床催化劑大多用該法粗粉細(xì)粉熱風(fēng)漿液罐霧化器旋風(fēng)分離l顆粒直徑、粒度分布好調(diào)顆粒直徑、粒度分布好調(diào)(選不同霧化器選不同霧化器)l干燥后不需粉碎，縮短了流程干燥后不需粉碎，縮短了流程l適用于球型催化劑的成型適用于球型催化劑的成型l粒度均勻，形狀規(guī)則粒度均勻，形狀規(guī)則l機(jī)械強(qiáng)度不高，表面粗糙機(jī)械強(qiáng)度不高，表面粗糙l粉末細(xì)，成型后機(jī)械強(qiáng)度高，但成球困難粉末細(xì)，成型后機(jī)械

17、強(qiáng)度高，但成球困難l加入粘合劑（水），量少成球時(shí)間長(zhǎng)，量加入粘合劑（水），量少成球時(shí)間長(zhǎng)，量大時(shí)造成多胞，難成球大時(shí)造成多胞，難成球l加大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和傾斜度，粒度下降；轉(zhuǎn)盤加大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)和傾斜度，粒度下降；轉(zhuǎn)盤深，粒度大深，粒度大l超細(xì)粒度催化劑超細(xì)粒度催化劑 超細(xì)粒子在納米尺度時(shí)的表面效應(yīng)超細(xì)粒子在納米尺度時(shí)的表面效應(yīng) 反應(yīng)中的擴(kuò)散行為反應(yīng)中的擴(kuò)散行為 催化劑活性增強(qiáng)催化劑活性增強(qiáng)l溶膠凝膠法溶膠凝膠法 多組分在膠體中分布均勻多組分在膠體中分布均勻 可同步形成共沉淀物可同步形成共沉淀物l膜催化劑膜催化劑 提高轉(zhuǎn)化率提高轉(zhuǎn)化率 簡(jiǎn)化分離工序簡(jiǎn)化分離工序微乳化技術(shù)是一種全新的技術(shù)，它是由微乳化技術(shù)是

18、一種全新的技術(shù)，它是由Hoar和和Schulman 1943年發(fā)現(xiàn)的，并于年發(fā)現(xiàn)的，并于1959年將油年將油-水水-表面活性劑表面活性劑-助表面活助表面活性劑形成的均相體系正式定名為微乳液性劑形成的均相體系正式定名為微乳液（microemulsion）根據(jù)表面活性劑性質(zhì)和微乳液組成的不同，微乳液可呈現(xiàn)根據(jù)表面活性劑性質(zhì)和微乳液組成的不同，微乳液可呈現(xiàn)為水包油和油包水兩種類型。為水包油和油包水兩種類型。u特點(diǎn)：特點(diǎn)：微乳液微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系；是熱力學(xué)穩(wěn)定體系；尺寸在尺寸在10-100nm10-100nm之間；之間；透明或半透明透明或半透明二、催化劑制備技術(shù)新進(jìn)展二、催化劑制備技術(shù)新進(jìn)展p微乳液法：微乳液法：膠體（膠體（colloid）是一種分散相粒徑很小的分散體系，分散）是一種分散相粒徑很小的分散體系，分散相粒子的重力可以忽略，粒子之間的相互作用主要是短程相粒子的重力可以忽略，粒子之間的相互作用主要是短程作用力。作用力。溶膠（溶膠（Sol）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固）是具有液體特征的膠體體系，分散的粒子是固體或者大分子，分散的粒子大小在體或者大分子，分散的粒子大小在11000nm之間。之間。凝膠（凝膠（G