第、章工业催化剂制备及使用.ppt

第六、七章 工业催化剂的制备与使用 第一节 工业催化剂的制备 第二节 工业催化剂的失活与再生 第三节 工业催化剂的使用 第一节 工业催化剂的制备 9.2.催化剂制备技术新进展 纳米技术、超临界流体技术、膜催化技术 纳米催化剂制备技术进展 纳米材料——分子尺度为0.1-100nm 超细粒子——分子尺度为1-100nm，介于宏观物质与微观原子、 分子间的过渡亚稳态物质。 此尺度下会出现表面效应、体积效应及量子效应 表现出与传统固体不同的特异性质 纳米cat.——纳米催化剂表面原子、分子与体相内完全不同 含有大量悬空键及晶格畸变——活性大增 制备方法——物理法、化学法 物理法（1）粉碎法——机械粉碎 成本低 简单 （2）合金法——高能球磨机 成本低 简单 （3）蒸发冷凝发—— 成本高、质量好 真空加热汽化，与惰性气体碰撞失 能，在液氮棒上骤冷而得。 化学法（1）气相沉淀法（CVD） （2）液相沉淀法 （3）溶胶凝胶法（Sol-Gel法）——液相法 （4）微乳液法——液相法 微乳液技术（始于1943年） 由两种不互溶的液体形成的热力学稳定、各向同性、外观透 明或半透明的分散体系。在微观上是由表面活性剂界面膜所 稳定的一种或两种液体的微粒所构成。 均匀透明/半透明 不均匀不透明 外观 小，1—100nm 大 分散质点 不需要 需要 外界能量 稳定 不稳定 热力学稳定性 微乳液 普通乳液 项目 微乳液形成机理 瞬间负界面张力形成机理（不成熟、有局限性） 微乳液体系构成 （1）表面活性剂 SDS（阳）、CTAB（阴）、Triton（聚氧） （2）助表面活性剂 （3）有机溶剂（油相） （4）水 制备方法 （1）Schulman法——油、表面活性剂、水混合——滴加 助表面活性剂——微乳液 （2）shah法————油、表面活性剂、助、表面活性剂混合 ——滴加水——微乳液 纳米粒子的特点 （1）粒子表面包覆一层表面活性剂——不易聚集 （2）粒子表面可被修饰——选择不同的表面活性剂 （3）粒子大小可控、分布窄 微乳液形成超细粒子——三种情况 （1）微乳液A、B混合，液滴间碰撞或聚集，水核内反应 （2）反应物增容在微乳液水核内，另一反应物透过界面进入 水核内部发生反应，生成产物粒子（受水核大小约束） （3）反应物增容在微乳液水核内，另一气体反应物透过界面 进入水核内部发生反应，生成产物粒子（反应仍局限在 水核内） 微乳液法制备纳米催化剂步骤 （1）将制备催化剂的反应物溶解在微乳液水核中 （2）剧烈搅拌下使另一反应物进入水核内部进行反应 （3）产生催化剂粒子，水核中长大，并被表面活性剂包围 （4）用水或其他溶剂洗去表面活性剂 （5）干燥、焙烧 注意事项 （1）确定合适的微乳体系 使反应能够顺利进行 （2）确定合适的沉淀条件 以获得分散性好、粒度均匀的纳米微粒 （3）确定合适的后处理条件 以保障粒子聚集体的均匀性 微乳液技术应用 主要集中在负载型金属纳米催化剂 金属氧化物纳米催化剂 复合氧化物纳米催化剂 微乳液法存在的问题 （1）制备过程中的油相物质如何利用 （2）工业规模催化剂如何制备 溶胶-凝胶技术（20世纪79年代） 溶胶——分散在介质中的分散相颗粒粒径在1-100nm时的溶液 是高度分散的非均相体系，表面能巨大、热力学不稳定 是物质存在的一种特殊状态；介质为水时称作水溶胶 制法——分散法、凝聚法 分散法：利用各种设备（机械粉碎、气流干造、超声波、电弧） 和胶溶等方法将大颗粒分散成胶体状态 胶溶法：在新生成的沉淀中加入电解质（HCl、HNO3等），使沉