催化劑的制備方法-浸漬法概述課件

催化劑的制備方法——浸漬法催化劑的制備方法——浸漬法催化劑的制備方法——浸漬法催化劑的制備方法——浸漬法催化劑的制備方法——浸漬法Content浸漬法基本原理2制備催化劑的影響因素4浸漬法主要工藝5活性組分的不均勻分布3浸漬法概述1浸漬法制備催化劑示例6催化劑的制備方法——浸漬法Content浸漬法基本原理2制備催化劑的制備方法——浸漬法一、浸漬法概述載體（如Al2O3）的沉淀載體的成型載體的預(yù)處理用活性組份溶液浸漬干燥焙燒分解活化（還原）負(fù)載型金屬催化劑——廣泛用于制備負(fù)載型催化劑

（尤其負(fù)載型金屬催化劑）催化劑的制備方法——浸漬法一、浸漬法概述載體（如Al2O3）催化劑的制備方法——浸漬法

浸漬法（impregnation）是將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體或氣體中浸漬，活性物質(zhì)逐漸吸附于載體的表面，當(dāng)浸漬平衡后，將剩下的液體除去，再進(jìn)行干燥、焙燒、活化等即可制得催化劑。

浸漬法通常包括載體預(yù)處理、浸漬液配制、浸漬、除去過(guò)量液體、干燥和焙燒、活化等過(guò)程；浸漬法適用于制備稀有貴金屬催化劑，活性組分含量較低的催化劑，以及需要高機(jī)械強(qiáng)度的催化劑。

催化劑的制備方法——浸漬法浸漬法（impregn催化劑的制備方法——浸漬法優(yōu)點(diǎn)載體形狀尺寸已確定，載體具有合適比表面、孔徑、強(qiáng)度、導(dǎo)熱率；活性組分利用率高、成本低；生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力高；浸漬法缺點(diǎn)焙燒產(chǎn)生污染氣體；干燥過(guò)程會(huì)導(dǎo)致活性組分遷移；催化劑的制備方法——浸漬法優(yōu)點(diǎn)浸漬法缺點(diǎn)催化劑的制備方法——浸漬法二、浸漬法基本原理固體孔隙與液體接觸時(shí)，由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使液體滲透到毛細(xì)管內(nèi)部；活性組分在孔內(nèi)擴(kuò)散及在載體表面吸附；催化劑的制備方法——浸漬法二、浸漬法基本原理固體孔隙與液體接催化劑的制備方法——浸漬法三、活性組分的不均勻分布

均勻型蛋殼型蛋白型蛋黃型UniformEgg-shell Egg-whiteEgg-YolkActivephase/SupportSupport活性組分分布類(lèi)型的選擇（取決于催化反應(yīng)宏觀動(dòng)力學(xué)）：適用于反應(yīng)受外擴(kuò)散控制適用于反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)控制適用于反應(yīng)介質(zhì)中有毒物，且載體又能吸附該毒物催化劑的制備方法——浸漬法三、活性組分的不均勻分布均勻型催化劑的制備方法——浸漬法添加競(jìng)爭(zhēng)吸附劑選擇合適的溶質(zhì)和溶劑選擇合適的載體控制活性組分分布的辦法改變浸漬條件催化劑的制備方法——浸漬法添加競(jìng)爭(zhēng)吸附劑選擇合適的溶質(zhì)和溶劑催化劑的制備方法——浸漬法四、制備催化劑的影響因素浸漬液性質(zhì)載體性質(zhì)影響因素載體預(yù)處理浸漬后熱處理競(jìng)爭(zhēng)吸附劑浸漬條件催化劑催化劑的制備方法——浸漬法四、制備催化劑的影響因素浸漬液載體催化劑的制備方法——浸漬法活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽、銨鹽、有機(jī)酸鹽（乙酸鹽等）；浸漬液濃度（取決于所要求的活性組分負(fù)載量）：催化劑中活性組分含量（以氧化物計(jì)）載體比孔容，ml/g浸漬液濃度（以氧化物計(jì)），g/ml4.1浸漬液性質(zhì)的影響浸漬液的配制催化劑的制備方法——浸漬法活性組分金屬的易溶鹽——硝酸鹽催化劑的制備方法——浸漬法4.1.1金屬鹽類(lèi)

當(dāng)使用同種活性組分的不同類(lèi)型金屬鹽類(lèi)水溶液時(shí)，由于金屬鹽類(lèi)中的配合物與載體浸漬時(shí)所產(chǎn)生的配位基置換反應(yīng)機(jī)理不同，所制備的催化劑中活性組分的分布是不同的。如圖4-1所示，制備Pt–Al2O3催化劑時(shí)，氯鉑酸由于與Al2O3有強(qiáng)的吸附作用，浸漬后Pt高度集中在顆粒外表面；而二氨基二亞硝基鉑由于幾乎不被Al2O3吸附，催化劑中Pt近于呈均勻分布；圖4-1不同浸漬液時(shí)Pt在Al2O3上的濃度分布催化劑的制備方法——浸漬法4.1.1金屬鹽類(lèi)當(dāng)使用催化劑的制備方法——浸漬法4.1.2浸漬液所用溶劑

浸漬液溶劑多采用去離子水，但當(dāng)載體成分容易在水溶液中洗提出來(lái)時(shí)，或者是要負(fù)載的活性組分難溶于水時(shí)，就需使用醇類(lèi)或烴類(lèi)等溶劑。由于不同載體的親疏水性不同，不同溶劑的極性也不同，所以當(dāng)使用不同類(lèi)型的溶劑時(shí)，所制備的催化劑上活性組分的分布就不同。溶劑H2PtCl6/γ-Al2O3H2PtCl6/活性炭水均勻分布“蛋殼”型分布丙酮“蛋殼”型分布均勻分布表4-1溶劑對(duì)活性組分在載體上分布的影響催化劑的制備方法——浸漬法4.1.2浸漬液所用溶劑催化劑的制備方法——浸漬法4.1.3浸漬液濃度濃度過(guò)高，活性組分在孔內(nèi)分布不均勻，易得到較粗的金屬顆粒且粒徑分布不均勻；濃度過(guò)低，一次浸漬達(dá)不到要求，必須多次浸漬，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；當(dāng)要求負(fù)載量低于飽和吸附量，應(yīng)采用稀濃度浸漬液浸漬，并延長(zhǎng)浸漬時(shí)間或使用競(jìng)爭(zhēng)吸附劑，使吸附的活性組分均勻分布；催化劑的制備方法——浸漬法4.1.3浸漬液濃度濃度過(guò)高，活催化劑的制備方法——浸漬法4.2載體性質(zhì)的影響載體的一般要求：機(jī)械強(qiáng)度高；合適的顆粒形狀與尺寸、適宜的表面積、孔結(jié)構(gòu)等；耐熱性好；導(dǎo)熱性能良好（針對(duì)強(qiáng)放/吸熱反應(yīng)）；足夠的吸水性；載體為惰性，與浸漬液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；不含催化劑毒物和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)；原料易得，制備簡(jiǎn)單，無(wú)污染；常用載體：氧化鋁硅膠分子篩活性炭硅藻土浮石活性白土炭纖維催化劑的制備方法——浸漬法4.2載體性質(zhì)的影響載體的一般要催化劑的制備方法——浸漬法4.2.1載體的選擇與預(yù)處理載體的選擇因反應(yīng)不同而異：如，乙烯精制去除少量乙炔（加氫）：Pd/-Al2O3對(duì)載體的要求：低比表面積、大孔徑

（使乙炔加氫產(chǎn)物乙烯盡快脫離催化劑表面）無(wú)酸性（防止烯、炔的聚合反應(yīng)，延長(zhǎng)催化劑壽命）催化劑的制備方法——浸漬法4.2.1載體的選擇與預(yù)處理載體催化劑的制備方法——浸漬法4.2.2載體的吸附性質(zhì)氧化物對(duì)金屬絡(luò)離子的吸附?jīng)Q定于以下參數(shù)：

氧化物的等電點(diǎn)

浸漬液的pH值

金屬絡(luò)離子的性質(zhì)催化劑的制備方法——浸漬法4.2.2載體的吸附性質(zhì)氧化物對(duì)催化劑的制備方法——浸漬法4.2.3載體的孔結(jié)構(gòu)孔容孔半徑比表面積催化劑活性組分?jǐn)U散催化劑的制備方法——浸漬法4.2.3載體的孔結(jié)構(gòu)孔容比表面催化劑的制備方法——浸漬法4.3載體預(yù)處理的影響載體的預(yù)處理抽真空處理焙燒處理化學(xué)改性處理水泡處理催化劑的制備方法——浸漬法4.3載體預(yù)處理的影響載體的預(yù)處氧化鋁的焙燒催化劑的制備方法——浸漬法水泡處理浸漬過(guò)程通常產(chǎn)生大量的吸附熱，使浸漬液溫度升高，有的浸漬液pH值低，由于酸的作用會(huì)給催化劑結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度帶來(lái)不利影響采用水泡處理可以減少吸附熱的影響焙燒處理通過(guò)微晶燒結(jié)，提高機(jī)械強(qiáng)度；除去載體中易揮發(fā)組分形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；使載體獲得一定的晶型、晶粒大小、孔結(jié)構(gòu)及比表面積；氧化鋁的焙燒催化劑的制備方法——浸漬法水泡處理焙燒處理催化劑的制備方法——浸漬法載體的抽真空處理提高載體的吸附容量，保證金屬負(fù)載量載體的化學(xué)改性處理例如活性炭載體表面經(jīng)不同氧化處理后，可產(chǎn)生大量具有親水性的基團(tuán)，提高了對(duì)活性組分的錨定作用，使其分散度提高催化劑的制備方法——浸漬法載體的抽真空處理催化劑的制備方法——浸漬法4.4競(jìng)爭(zhēng)吸附劑的影響在浸漬液中除了活性組分以外，有時(shí)還加入適量的第二組分，載體在吸附活性組分的同時(shí)也吸附第二組分，所加入的第二組分就稱為競(jìng)爭(zhēng)吸附劑，這種作用稱為競(jìng)爭(zhēng)吸附作用；適量加入競(jìng)爭(zhēng)吸附劑可使活性組分達(dá)到均勻地分布；

常用競(jìng)爭(zhēng)吸附劑有檸檬酸、酒石酸、鹽酸、草酸、乳酸、三氯乙酸等。催化劑的制備方法——浸漬法4.4競(jìng)爭(zhēng)吸附劑的影響在浸漬液中催化劑的制備方法——浸漬法溶液固體溶液固體溶液固體(a)浸漬前(b)浸漬后(c)競(jìng)爭(zhēng)吸附劑浸漬后

未吸附點(diǎn)鉑的吸附點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)劑吸附點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)吸附的典型例子:γ-Al2O3用氯鉑酸溶液浸漬4.4.1競(jìng)爭(zhēng)吸附典型例子催化劑的制備方法——浸漬法溶液固體溶液固體溶液固體(a)浸漬催化劑的制備方法——浸漬法4.5浸漬條件的影響浸漬條件的影響浸漬時(shí)間浸漬液濃度浸漬液pH值及溫度催化劑的制備方法——浸漬法4.5浸漬條件的影響浸漬條件的影催化劑的制備方法——浸漬法浸漬時(shí)間IncreasingimpregnationtimePt/Al2O3Al2O3Impregnationof-AluminawithPt(fromH2PtCl6)Impregnationof-AluminawithNi(fromNi(NO3)2)4.5.1浸漬時(shí)間催化劑的制備方法——浸漬法Increasingimpreg催化劑的制備方法——浸漬法浸漬液濃度4.5.2浸漬液濃度當(dāng)催化劑要求活性組分含量較高時(shí)，需要高濃度浸漬液進(jìn)行浸漬。因?yàn)槭芑衔锶芙舛鹊南拗?，需要加熱把金屬鹽類(lèi)溶解，且高濃度浸漬液中活性組分不易浸透粒狀載體的微孔，故所制備的催化劑中載體顆粒內(nèi)外金屬負(fù)載量不均勻，載體微孔將被阻塞，金屬晶粒的粒徑粒徑較大且分布較寬。催化劑的制備方法——浸漬法4.5.2浸漬液濃度催化劑的制備方法——浸漬法4.5.3浸漬液pH值及溫度浸漬液的pH值主要包括兩方面的作用：一，對(duì)保證浸漬液不會(huì)產(chǎn)生沉淀或結(jié)晶有著重要的作用；二，對(duì)載體的吸附性能有較大影響；由于吸附是放熱反應(yīng)，所以浸漬液的溫度高不利于活性組分的吸附，但浸漬液溫度過(guò)低會(huì)造成活性組分結(jié)晶析出；催化劑的制備方法——浸漬法4.5.3浸漬液pH值及溫度浸漬催化劑的制備方法——浸漬法4.6浸漬后熱處理的影響干燥方式-常規(guī)干燥，真空干燥，微波干燥等干燥過(guò)程中活性組分的遷移（導(dǎo)致分布不均勻）StaticdryingDryingatlowflowrateFreezedrying解決措施：快速干燥冷凍干燥Tendencytowards"egg-shell"catalyst催化劑的制備方法——浸漬法4.6浸漬后熱處理的影響干燥方式催化劑的制備方法——浸漬法過(guò)量浸漬：將載體浸漬在過(guò)量溶液中，溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時(shí)間后除去過(guò)剩的液體，干燥、焙燒、活化；等體積浸漬：預(yù)先測(cè)定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量；五、浸漬法主要工藝催化劑的制備方法——浸漬法過(guò)量浸漬：將載體浸漬在過(guò)量溶液中，催化劑的制備方法——浸漬法蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將其負(fù)載于載體上；

例：制備正丁烷異構(gòu)化催化劑AlCl3/鐵礬土

在反應(yīng)器中裝入鐵礬土載體，然后以熱的正丁烷氣流將活性AlCl3組分汽化，并帶入反應(yīng)器，使之浸漬在載體上。當(dāng)負(fù)載量足夠時(shí)，便可切斷氣流中的AlCl3，通入正丁烷進(jìn)行異構(gòu)化反應(yīng)。催化劑的制備方法——浸漬法蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性催化劑的制備方法——浸漬法多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)進(jìn)行多次；采用多次浸漬的原因：配制浸漬的金屬鹽類(lèi)或化合物的溶解度小，一次浸漬時(shí)載體負(fù)載量小，需重復(fù)多次浸漬；載體的孔容小，一次負(fù)載量過(guò)多時(shí)，易造成活性組分分布不均；多組分溶液浸漬時(shí)，由于各活性組分在載體上的吸附能力不同，吸附能力強(qiáng)的組分易富集于孔口，而吸附能力弱的組分則分布在孔內(nèi)，也會(huì)造成分布不均；催化劑的制備方法——浸漬法多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)催化劑的制備方法——浸漬法流化床浸漬法：將預(yù)先配制好的浸漬液直接噴灑到流化床中處于流化狀態(tài)的載體上；優(yōu)點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單、操作方便、周期短、勞動(dòng)條件較好等；缺點(diǎn)：催化劑成品收率較低、易結(jié)塊、不均勻等；催化劑的制備方法——浸漬法流化床浸漬法：將預(yù)先配制好的浸漬液催化劑的制備方法——浸漬法六、浸漬法制備催化劑示例餾分油加氫催化劑制備干膠+粘結(jié)劑+助劑劑成型（1.2~1.5）*（2~8）干燥、480℃焙燒冷卻、浸漬活性組分前驅(qū)體溶液120oC干燥430oC活化焙燒分解器外預(yù)硫化氧化態(tài)餾分油加氫催化劑硫化態(tài)餾分油加氫催化劑催化劑的制備方法——浸漬法六、浸漬法制備催化劑示例餾分油加氫催化劑的制備方法——浸漬法六、浸漬法制備催化劑示例Ni基加氫催化劑制備-重整抽余油加氫催化劑制備干膠+粘結(jié)劑+助劑劑成型（1.2~1.5）*（2~8）干燥、550℃焙燒冷卻、浸漬活性組分前驅(qū)體溶液（70%）干燥、500℃焙燒冷卻、浸漬活性組分前驅(qū)體溶液（30%）