催化劑的制備經(jīng)典方法

催化劑的制備經(jīng)典方法第一頁，共十八頁，2022年，8月28日二、催化化學(xué)又一門綜合的科學(xué)

催化化學(xué)是在漫長的歷史發(fā)展過程中，從許多別的學(xué)科，包括物理學(xué)、生物學(xué)以及化學(xué)各分支學(xué)科中吸取了大量的成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門邊緣科學(xué)。第二頁，共十八頁，2022年，8月28日催化劑的制備催化劑制備的要點(diǎn)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。一定物理結(jié)構(gòu)的控制：粒度、比表面、孔體積。第三頁，共十八頁，2022年，8月28日催化劑的一般制備方法不同制備方法，成分、用量相同，但催化劑的性能可能不同沉淀法浸漬法混合法離子交換法第四頁，共十八頁，2022年，8月28日一、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。金屬鹽溶液NaOH(Na2CO3)沉淀洗滌活化成型干燥焙燒研磨催化劑第五頁，共十八頁，2022年，8月28日水熱合成法：在常溫常壓下水溶液的沉淀理論，形成沉淀粒子的因素是溶度積和相對(duì)過飽和度，為了得到更大的過飽和度，水溶液溫度升到常壓沸點(diǎn)以上，為了保持液相，必須加壓。在高壓狀態(tài)下水的氣相和液相可以共存。水在高溫、高壓下時(shí)稱之為水熱狀態(tài)。在此狀態(tài)下合成無機(jī)化合物稱為水熱合成，此反應(yīng)稱為水熱反應(yīng)。利用水熱合成可以合成大的單晶和新的沸石分子篩。水熱合成的溫度在150C以下稱為低溫水熱合成，溫度在150C以上稱為高溫水熱合成。低溫水熱合成有利于得到孔徑較大的沸石，大多數(shù)是出于非平衡狀態(tài)的介穩(wěn)相。第六頁，共十八頁，2022年，8月28日沉淀法制備催化劑舉例（1）Al2O3的制備（單組分沉淀法）先制成氧化鋁的水合物，再將其轉(zhuǎn)化為Al2O3。水合氧化鋁一般有四種：-Al2O33H2O：水氧鋁；-Al2O3H2O：水軟鉬石-Al2O33H2O：拜爾石；-Al2O3H2O：水硬鋁石常見氧化鋁按晶形分成8種，可歸為兩類：1）低溫氧化鋁（低于873K煅燒而得）：包括、、x、和型，統(tǒng)稱為族。2）高溫氧化鋁（在11731273K下煅燒而得）：包括、、三種類型，統(tǒng)稱為族。-Al2O3為最穩(wěn)定態(tài)，使高溫煅燒而得的惰性Al2O3，是一種比表面較小的載體。又稱剛玉。第七頁，共十八頁，2022年，8月28日（2）分子篩的合成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第八頁，共十八頁，2022年，8月28日

（一）過程將載體置于含有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，即得催化劑。浸漬溶液中所含的活性組分，應(yīng)具有溶解度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和受熱分解為穩(wěn)定化合物的特點(diǎn)，如硝酸鹽、乙胺鹽、胺鹽等。浸漬法基本原理為：當(dāng)多孔載體與溶液接觸時(shí)，由于表面張力作用而產(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)表面吸附。不同組分（包括溶劑分子）在載體上有競爭吸附作用，有不同的情況。二、浸漬法第九頁，共十八頁，2022年，8月28日載體（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)載型金屬催化劑第十頁，共十八頁，2022年，8月28日（二）浸漬法的原理活性組份在載體表面上的吸附毛細(xì)管壓力使液體滲透到載體空隙內(nèi)部提高浸漬量（可抽真空或提高浸漬液溫度）活性組份在載體上的不均勻分布第十一頁，共十八頁，2022年，8月28日（三）浸漬法的優(yōu)點(diǎn)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）負(fù)載組份利用率高，用量少（如貴金屬）第十二頁，共十八頁，2022年，8月28日（四）浸漬法實(shí)例鉑/氧化鋁-----重整催化劑—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、浸漬鉑氯酸0.2-0.6%120oC干燥590oC活化焙燒分解高溫活化還原負(fù)載型重整催化劑第十三頁，共十八頁，2022年，8月28日三、混合法直接將兩種或兩種以上物質(zhì)機(jī)械混合再經(jīng)碾壓制成。其基本操作時(shí)將活性組分與載體機(jī)械混合后，碾壓至一定程度，最后煅燒活化。設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定（球磨機(jī)、拌粉機(jī)）分散性和均勻性較低第十四頁，共十八頁，2022年，8月28日四、離子交換法離子交換法是在載體上進(jìn)行金屬離子交換而負(fù)載的方法，可以制備高分散性的金屬催化劑。離子交換法中，根據(jù)離子交換的種類和交換度的不同，需要注意交換溫度、交換液濃度等因素。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。適用于低含量，高利用率的貴金屬催化劑。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。第十五頁，共十八頁，2022年，8月28日分子篩上的離子交換氫型分子篩的制備（H-ZSM-5）硅酸鈉硫酸鋁氫氧化鈉晶化Na-ZSM-5分子篩1MNH4NO3交換3～5次NH4-ZSM-5分子篩焙燒脫氨H-ZSM-5第十六頁，共十八頁，2022年，8月28日五、工業(yè)用催化劑的成型催化劑必須有一個(gè)預(yù)先確定的形狀（球型、條型、微球型、蜂窩型等)和大小，而形狀和大小則取決于催化劑的用途和使用催化劑的反應(yīng)器類型。并且，催化劑顆粒形狀對(duì)其活性、選擇性、強(qiáng)度、阻力、傳熱等有影響。催化劑形狀的不同類型及其相應(yīng)的應(yīng)用情況形狀大小反應(yīng)器類型形狀大小反應(yīng)器類型擠條壓片d=1-5mmL=3-30mmd=3-10mmh=3-10mm固定床反應(yīng)器顆粒丸粒球球d=1-20mmd=1-50mm

d=1-5mmd=20-100μm固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器，漿態(tài)床反應(yīng)器，提升管反應(yīng)器第十七頁，