第三章_催化剂的制备方法.ppt

第三章 催化剂的一般制备方法 沉淀法 浸渍法 混合法 离子交换法 熔融法 沉淀法 　 沉淀剂加入金属盐溶液，得到沉淀后再进行处理。 （用于制备高含量的非贵金属、金属氧化物、金属 盐催化剂或载体） 金属盐类的选择 一般选用硝酸盐（大都溶于水） 可方便地由硝酸与相应的金属或金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐等反应制得。 贵金属选氯化物的浓盐酸溶液 金、铂、钯、铱等贵金属不溶于硝酸，但可溶于王水。溶于王水的贵金属，经加热驱赶硝酸后可得相应金属氯化物，这些氯化物的浓盐酸溶液，即为对应的氯金酸、氯铂酸、氯钯酸等，可以获得相应的阳离子。 沉淀剂的选择 易分解挥发除去 　 常用沉淀剂：碱类、碳酸盐、CO2、有机酸 　 最常用：NH4OH、 (NH4)2CO3 形成的沉淀物便于过滤和洗涤 　 最好是晶型沉淀，杂质少，易过滤洗涤。盐类沉淀剂易形成晶型沉淀，碱类沉淀剂易形成非晶型沉淀 沉淀剂的溶解度要大 　阴离子浓度高，金属离子沉淀完全，被沉淀物吸附的量少 沉淀物的溶解度应很小,尽可能不带入难溶性杂质 沉淀剂无污染 沉淀物形成 晶核的生成 溶液达到一定的过饱和度后，生成固相的速率大于固相溶解的速率，瞬时生成大量晶核。 晶核的长大 溶液中的溶质分子扩散到晶核表面，晶核继续长大成为晶体。 沉淀物种类 晶核生成速率和晶核长大速率的相对大小直接影响沉淀物的种类 晶核生成速率远大于晶核长大速率，溶液中没有更多的离子聚集到晶核上，晶核迅速聚集成细小的无定形颗粒，形成非晶型沉淀，甚至胶体。 晶核长大速率远大于晶核生成速率，溶液中最初的晶核很少，有较多的离子以晶核为中心，依次排列长大形成颗粒较大的晶型沉淀。 沉淀形成影响因素 浓度 溶液浓度过饱和时，晶核生成速率急剧增大，但太多晶核生成使晶粒变小 因此，开始沉淀时，沉淀剂应在不断搅拌下均匀而缓慢的加入，避免局部过浓，也能维持一定的过饱和度。 温度 低温有利于晶核形成，不利于晶核长大，易于获得细小的晶粒；高温有利于晶核增大，吸附杂质也少。 pH值 为控制沉淀颗粒的均一性，有必要保持沉淀过程pH值相对稳定，可通过加料方式进行控制。 单组分沉淀法 制备非贵金属的单组分催化剂或载体 共沉淀法 多个组分同时沉淀（各组分比例较恒定，分布也均匀） 共沉淀法 合成甲醇CuO-ZnO催化剂 顺加法：Cu(OH)2的溶度积小易于沉淀，Zn(OH)2的溶度积大不易沉淀，因此，Cu先沉淀出来，而Zn在后期才沉淀，致使产物均匀性较差。 逆加法：是碱性沉淀，溶液浓度远远超出Cu(OH)2和Zn(OH)2的溶度积，因此Cu和Zn同时沉淀，各组分分布较均匀。但pH值不断变化，会使沉淀组分略有变化，重现性不好。 并加法：可保持在恒定pH值条件下沉淀，若保证[Cu2+][OH-]2及[Zn2+][OH-]2均大于Cu(OH)2和Zn(OH)2的溶度积，则Cu2+和Zn2+同时沉淀，获得组成均一的产品。 均匀沉淀法 沉淀剂不直接加到待沉淀溶液中，也不是加入沉淀剂后立即形成沉淀，而是首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，形成均匀体系，调节温度使沉淀剂母体受热分解转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀。 均匀沉淀法 导晶沉淀法 借助晶化导向剂引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀 沉淀的后处理 老化：沉淀反应后，沉淀物与溶液在一定条件下接触一段时间，在此期间内发生的一切不可逆变化称为沉淀物的老化。 洗涤：目的是从催化剂中除去杂质，一般洗涤到无OH-,NO3-。 干燥（除去湿沉淀中的洗涤液）：通常在60-200℃的空气中进行，会影响催化剂的物理结构（孔结构）和机械强度。 焙烧：是使催化剂具有活性的重要步骤，过程中既有物理变化也有化学变化。 活化：在一定气氛下处理使金属价态发生变化。 实例　分子筛的合成 浸渍法 将载体放进含有活性物质的液体中浸渍 浸渍法的原理 活性组份在载体表面上的吸附 毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部 提高浸渍量方法：可抽真空或提高浸渍液温度 浸渍法的特点 可用已成型的载体（如氧化铝，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等） 负载组份利用率高，用量少（如贵金属） 不足：易造成活性组份在载体上的不均匀分布 载体的选择 从物理因素和化学因素两方面考虑： 物理因素：颗粒的大小、比表面积和孔结构。 通常选择已成型好的、具有一定尺寸和外形的载体，省去催化剂的成型； 考虑载体的导热性； 考虑催化剂的机械强度。 载体的选择 化学因素：分三种情况 一、惰性载体：使活性组分适当分布，使催化剂具有一定的形状、孔结构和