固体催化材料之微波辅助法及其他方法概要.ppt

微波辅助法 热分解法 混合法 锚定法（均相催化剂固载化） 热分解法 热分解法也是制备金属氧化物催化剂的主要手段之一，常选用易分解的硝酸盐、碳酸盐、甲酸盐、草酸盐和醋酸盐进行热分解成为氧化物(氧化物催化剂)，或再用H2还原为金属(金属催化剂)。 此法亦可用于制备多组分催化剂，即将一些杂多酸盐热解。 采用热分解法时，必须重视原料的组成（包括来源）和热解条件（主要是温度和气氛）。 制备方法的影响 焙烧气氛的影响 焙烧温度的影响 XRD Raman 均相络合催化剂的固载化 1、均相络合催化剂的固载化原理 将均相催化剂的活性组分移植于载体上，活性组分多为过渡金属配合物，载体包括将无机载体和有机高分子载体。这类载体一般是不溶性的，形式上同于多相催化剂，但实质上可算作均相催化剂。 均相催化剂的固载化方法： 物理吸附法 将络合催化剂吸附于多孔性无机载体上，溶剂挥发后活性组分处于沉淀状态，载体作用在于提高活性组分的分散。 制备方法简单，但是活性组分与载体靠范德华力结合，牢固性差，活性组分容易脱落、利用率低、活性选择性差。 化学键和法（锚定法） 固相反应法 固相反应在固体材料的高温过程中是一个普遍的物理化学现象，广义地讲，凡是有固相参与的化学反应都可称为固相反应。例如固体的热分解、氧化以及固体与固体、固体与液体之间的化学反应等都属于固相反应范畴之内。但从狭义上，固相反应常指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程。 镁铝尖晶石 机械球磨法 机械球磨法属于固相法的一种，其通常做法是按化合物组成计量比例投入相应的碳酸盐、乙酸盐或者对应的硝酸盐以及适量草酸在球磨机中研磨，充分反应得前驱体，移出干燥处理后经煅烧即得样品。 机械球磨法可在常温下进行，这主要由于粉末在钢球的积压、剪切作用下，粉末变形、破碎的过程反复进行，导致反应组元以新鲜原子接触，且接触距离很短，甚至可达至晶格常数的量级，使这些原子反应所需的扩散距离缩短，从而降低反应温度。反应温度的降低克服了高温固相法的一系列问题，使得粉体不会由于晶粒长大而导致比表面积降低，因此此法制备的催化剂粉末具有大的比表面积和独特的表面特性。同时球磨可以使晶体产生大量缺陷，有利于催化性能的提高。 钙钛矿 （尿素）燃烧法 低温燃烧合成(Low Temperature Combustion Synthesis，LTS)是相对自蔓延高温合成(Self-propagating High temperatures Synthesis，SHS)而言的，由于其燃烧温度远低于常规的自蔓延高温合成温度，故被称为低温燃烧合成 自蔓延（溶液）燃烧法 自蔓延溶液燃烧法制备简单、设备简单、时间短、能耗低，与传统固相反应相比，产物更均匀、杂相更少，该方法利用氧化剂和还原剂之间的氧化还原反应放出的热量直接晶化由分子级混合的前驱体溶液产生的氧化物相，主要通过调节燃烧过程的放热量或火焰温度来控制产物的晶粒度、比表面积、形貌、物相和团聚的性质(软团聚和硬团聚)和程度，而燃烧火焰温度主要决定于燃烧剂的性质、氧化剂／燃烧剂的比率以及反应过程放气量等。燃烧过程中大量气体产物的快速排放驱散了反应热，冷却了反应产物，从而降低了新生成颗粒之间的烧结可能性，并使晶化成核过程中没有了晶粒增长。反应气体的排放还起到了限制颗粒接触和增长的作用，结果产物由易碎的超细团聚颗粒组成。 尖晶石、六铝酸盐、钙钛矿结构的催化剂 以有机物为燃烧剂，金属硝酸盐为氧化剂的氧化还原混合物原料的燃烧合成 以金属羧酸肼盐为前驱体(氧化还原化合物)的燃烧合成 前者的点火温度为150～500℃，后者为120～300℃。二者的燃烧火焰温度都在1000～1400℃之间，且产生大量气体，有助于大比表面的超细粉末的制备，此法已用于单一氧化物和复杂氧化物粉末的制备 低温燃烧合成所用的氧化剂—燃烧剂混合物具有放热特性，主要包括硝酸盐—尿素、硝酸盐—肼类有机燃烧剂(如四甲基三嗪、马来酰肼、卡巴肼等)混合物的燃烧，通常是非爆炸式的氧化还原放热反应 这些燃烧剂的共同特点是含有元素氮，在较低的温度分解(如尿素在198℃)，产生可燃气体。另一方面，硝酸盐也含有氮，可溶于水(这样就可以通过溶液获得良好的组分均匀性)，在摄氏几百度就可以熔化．因此，低温燃烧合成多采用硝酸盐-尿素或肼类燃烧剂体系为原料。配料时使用硝酸盐的水合物更好些，它可以降低混合物体系的可爆性，而结晶水的存在不影响体系化学计量比的计算 燃烧合成方法具有大量的优点： (1)工艺简单，与制备材料的传统工艺比较，工序减少，流程短。 (2)反应速度快，生产效率高。 (3)低能耗，一经引燃启动过程后，就不需要对其进一步提供任何能量。 (4)产品纯度高，由于燃烧波通过试样时，可将易挥发杂质排除。 (5)易于从一种原料转变成