催
化
剂
的
制
备
方
法
与
成
型
技
术
总
结
应用化学系1202班
王宏颖
2012080201
催化剂的制备方法与成型技术
一、固体催化剂的组成：
固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成：
1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。
2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。
3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。
目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。
二、催化剂传统制备方法
1、浸渍法
（1）过量浸渍法
（2）等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附）
2、沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂
加到盐溶液为正，反之为倒加）
（1）单组分沉淀法
（2）多组分共沉淀法
（3）均匀沉淀法（沉淀剂：尿素）
（4）超均匀沉淀法
（NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9）
（5）浸渍沉淀法
浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。
（6）导晶沉淀法
本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝光沸石、Y型、X型分子筛。
3、共混合法
混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬
酐的水溶液和少许石墨）然后送入压片机制成圆柱形，在100 o C烘2h即可。4、热分解法
硝酸盐、碳酸盐、甲酸盐、草酸盐或乙酸盐。
5、沥滤法
制备骨架金属催化剂的方法，Raney 镍、铜、钴、铁等。
6、热熔融法
借高温条件将催化剂的各个组分熔合成为均匀分布的混合体、氧化物固体溶液或合金固体溶液，以制取特殊性能的催化剂。一些需要高温熔炼的催化剂都用这种方法。主要用于氨合成熔铁催化剂、费-托合成催化剂、兰尼骨架催化剂等的制备。
熔炼温度、环境气氛、冷却速度或退火温度对产品质量都有影响。固体溶液必须在高温下才能形成，熔炼温度显得特别重要。提高熔炼温度，还能降低熔浆的粘度，加快组分间的扩散。采用快速冷却工艺，让熔浆在短时间内迅速淬冷，一方面可以防止分步结晶，维持既得的均匀性；另一方面可以产生内应力，得到晶粒细小的产品。退火温度对合金的相组成影响较大, 例如,在Ni-Al合金中
NiAl
3和Ni
2
Al
3
的组成与退火温度有关,提高温度会增加Ni
2
Al
3
的含量。沥滤（溶
出）Ni-Al合金中的Al组分时，碱液的浓度、浸溶时间、浸溶温度对骨架镍的粒子大小、孔结构、比表面、催化活性均有影响。如：合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3；用磁铁矿Fe3O4、KNO3和Al2O3高温熔融而得。
7、电解法
用于甲醇氧化脱氢制甲醛的银催化剂，通常用电解法制备。该法以纯银为阳极和阴极，硝酸银为电解液，在一定电流密度下电解，银粒在阴极析出，经洗涤、干燥和活化后即可使用。
8、离子交换法
此法用离子交换剂作载体，以反离子的形式引入活性组分，制备高分散、大表面的负载型金属或金属离子催化剂，尤其适用于低含量、高利用率的贵金属催化剂制备，也是均相催化剂多相化和沸石分子筛改性的常用方法。如：NaY 制HY
9、滚涂法和喷涂法
将活性组分粘浆置于可摇动的容器中，无孔载体小球布于其上，经过一段时间的滚动，活性组分便逐渐粘附在载体表面。为了提高涂布效果，有时还要添加粘结剂。由于活性组分容易剥离，滚涂法已不常用。
10、均相络合催化剂的固载化
11、金属还原法
12、微波法
13、燃烧法（高温自蔓延合成法）
常用尿素作为燃烧机
14、共沸蒸馏法
通过醇和水的共沸，改变沉淀的形貌、孔结构。
三、催化剂制备新技术
1、溶胶-凝胶法（水溶液Sol-gel 法和醇盐Sol-gel 法）
金属醇盐
醇
水水解聚合胶溶剂解胶陈化溶胶
（1）胶体凝胶法（胶溶法）
胶体凝胶法是通过金属盐或醇盐完全水解后产生无机水合金属氧化物，水解产物与胶溶剂（酸或碱）作用形成溶胶，这种溶胶转化成凝胶是胶粒聚集在一起构成网络，胶粒间的相互作用力是静电力（包括氢键）和范德华力。
（2）聚合凝胶法（分子聚合法）
聚合凝胶法通过金属醇盐控制水解，在金属上引入OH 基，这些溶胶转化成凝胶时，在介质中继续缩合，靠化学键形成氧化物网络。
两种方法的区别在于加入水量的不同，
注意事项：1）水的加入量；2）醇的加入量；3）水解温度；4）胶溶剂加入量 2、超临界技术
1）气凝胶催化剂的制备（超临界干燥）
2）超临界条件下的催化反应
能够改进反应的传质、传热性能，改进产物的分离过程
3）用于因结焦、积垢和中毒而失活催化剂的再生。
具有温度低、不发生局部过热现象的特性，从而有效地防止催化剂的
烧结失活。
3、纳米技术
（1）固相合成法
1）物理粉碎法（又称为机械研磨法或机械合金化法）
采用超细磨制备超微粒，很难使粒径小于100 nm。
2）固相反应法
该法利用金属化合物的固相反应或热分解制备超细微粒，但其
粉末易固结，还需再次粉碎，不易制备100 nm以下的超细粉，
粒子形状也较难控制。
3）大塑性变形法（100-200 nm）
在大塑性变形过程中，材料产生剧烈塑性变形，导致位错增殖、运动、湮灭、重排等一系列过程，晶粒不断虚化达到纳米量级。
i 等通道挤压
ii 压力扭转方式
4）非晶晶化法（卢柯）
该法将非晶材料（可通过熔体激冷、机械研磨、溅射等获得）作为前驱体材料，通过适当的晶化处理（如退火、机械研磨、辐射等）来控制晶体在非晶固体内形核、生长，而使材料部分或完全地转化为具有纳米尺度晶粒的多晶材料。
根据晶化过程和产物可分为多晶型晶化、共晶型晶化等。
5）表面纳米化法（卢柯）
该法是将材料的表层晶粒细化至纳米量级而集体仍保持原粗晶状态。
根据材料表层纳米晶的形成方式，表面纳米化分为如下三种类型：
i 表面涂层或沉积纳米化
（基于不同的涂层和沉积技术，如PVD、CVD、等离子体方法）ii 表面自生纳米化
（通过机械变形或热处理使材料表面变成纳米结构，而保持材料整体成分或相组成不变）
iii 混合纳米化
在表面纳米层形成后进一步通过化学、热或冶金方法，产生于基体不同化学成分或不同相的表面纳米层。基于纳米表层材料的高活性和快扩
散特性，采用混合纳米化技术可使常规难于实现的化学过程，如催化、
扩散和表面化合等反应变得容易进行。
(2)气相合成法
该法是将高温的蒸气在冷阱中冷凝或在衬底上沉积和生长出低维纳米材料的方法，可利用各种前驱气体或采用加热的方法使固体蒸发成气体以获得气源。加热方法可采用电阻加热或采用高频感应、等离子体、电子束、激光加热等各种方法。
1）物理气相沉积法PVD
制备纳米粉体1-10 nm。（在充有低压高纯惰性气体的真空容器中进行，可通过调节蒸发的温度和惰性气体的压力等参数控制纳米粉体的粒径。）
2）化学气相沉积法CVD
气态原材料导入到一个反应室内，然后发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。
图：用硅烷在单晶硅表面CVD制多晶硅的原理过程示意图
（3）液相合成法
液相法制备纳米材料的特点，是先将材料所需成分溶解在液体中形成均相溶液，然后通过反应沉淀得到所需组分的前驱物，再经过热分解得到所需物质。
1）沉淀法
2）溶胶凝胶法（分为水溶液Sol-gel法和醇盐Sol-gel法）
3）水热/溶剂热合成
4）微乳液法[反相微乳液即油包水型(W/O型)]
当胶束内部的水或油池的体积增大，使液滴的尺寸远大于表面活性剂分子的单层厚度时，则称这种胶束为溶胀胶束或微乳液，胶团的直径可在几纳米至100 nm之间调节。由于化学反应被限制在胶束中进行，因此微乳液可作为纳米材料的纳米级反应器。
根据水、油和表面活性剂的性质和加入量的不同，微乳液中的胶束可以自组装成不同的纳米结构。表面活性剂的选择和加入量是形成微乳液的关键。助表面活性剂通常为醇类，如正丁醇、正戊醇等。
制备微乳液的方法主要有两种：1）Schulman法，将烃、水、乳化剂混合均匀，向其中滴加醇使混合液突然变得透明；2）Shah法，将烃、醇、乳化剂混合均匀向其中滴加水至系统突然变得透明，即获得微乳液。
5）电解沉积法（电化学沉积法）
(4) 模板合成（自组装、纳米印刷术）
软模板主要应用于介孔或多孔材料的自组装，合成物的结构与模板的有序孔结构或胶体晶结构相同。表面活性剂和嵌段共聚物的液晶体系、胶体颗粒和乳液液滴等均属于软模板体系。
硬模板则通常指多孔的薄膜或厚膜，如微孔沸石分子筛、介孔分子筛、多孔的Si和高分子膜、具有有序孔洞阵列的Al2O3膜以及金属膜等皆属于硬模板。
（5）成膜技术
1）固态粒子烧结法（将无机粉体分散成悬浮液，成型制成生坯，干燥烧结制陶瓷膜或金属膜）
2）溶胶凝胶法（浸涂制膜）
3）薄膜沉积法
用溅射、离子镀、金属镀及气相沉积等方法，将膜料沉积在载体上制造薄膜的技术。
4）阳极氧化法
阳极氧化法是目前制备多孔Al2O3膜的重要方法之一。该法的特点是，制得的膜的孔径是同向的，几乎互相平行并垂直于膜表面，这是其他方法难以达到的。
5）相分离-沥滤法
相分离-沥滤法可以制备微孔玻璃膜、复合微孔玻璃膜和微孔金属膜。
6）水热法
分子筛膜的合成
（6）微晶化技术
微晶一般是指粒径介于1-100μm的晶体粉末，也因粉体比表面积大，化学活性高，成为制造催化剂或载体的重要原料。主要制备技术为下面两类：1）急冷技术
2）烧结技术
包括常规烧结和特殊条件下的烧结，比如冲击波烧结。（可用爆炸）
冲击波烧结是利用激波产生的瞬间高压、高温，使具有一定松散度（或孔隙率）的粉体发生烧结的方法。由于激波压缩伴随着材料很强的绝热塑性畸度和颗粒间的摩擦，从而大大地影响了颗粒变形特性和温度的分布规律，以及相伴发生的物理-化学现象。
（7）主体-客体组装技术
涉及主客体化学和超分子化学。
四、催化剂成型技术
催化剂的几何外形和几何尺寸，对流体阻力、气流速度、床层温度梯度分布、浓度梯度分布等都有影响。为了充分发挥它的催化潜力，应当选择最优的外形和尺寸，这就需要选择最合适的成型方法。能形成凝胶的物质，可以制成微球或小球；塑性较好的粘浆或粉末容易挤条或压片；有延展性的金属或合金有时编织成丝网。
对于一个工业多相催化剂来说,必须具备以下几个方面的性能：
(1）活性好；
(2)选择性高；
(3)活性稳定,寿命长；
(4)适宜的物化性质（孔体积、孔径、孔径分布及比表面等）；
(5)必要的强度（压碎强度、磨损强度）；
(6)适当的形状（粒径或粒度分布）；
以上催化剂使用性能的每一项都与催化剂的成型方法有关。
1、喷雾成型
将配置好的溶胶或悬浮液压过高压（约100千克力／厘米2）喷头，在干燥塔内喷雾分散，经热风干燥后成为微球状干凝胶，粒度范围30～200微米。
2、油柱成型
将原料溶液分为两路，按一定的流速比例打入低压（几千克力／厘米2）喷头,在喷头内迅速混合并形成溶胶，离开喷头后以小液滴状态分散在温热的轻油或变压器油柱中，几秒内凝结成水凝胶，干品呈微球或小球状，微球粒度70～800微米,小球粒度2～5毫米。喷雾成型和油柱成型所得的产品，形状规则，表面光滑，机械强度良好。微球催化剂用于沸腾床反应器，小球催化剂用于固定床或移动床反应器。硅胶、铝胶、硅铝胶、分子筛催化剂或载体常用此法成型。凝胶的粒度可由喷头的压力调节，压力愈高，粒度愈小。
3、转动成型
根据固体粉末和粘结剂的毛细管吸力或表面张力凝集成球的原理，把干燥的粉末放在回转着的、倾斜30°～60°的转盘里,喷入雾状粘结剂(例如水),润湿了的局部粉末先粘结为粒度很小的颗粒，称为核。随着转盘的连续运动，核逐渐成长为圆球，较大的圆球摩擦系数小，浮在表面滚动，符合粒度要求时便从转盘下边沿滚出。为使成型顺利进行，最好加入少量预先制备好的核。利用不同的粉料和粘结剂，可分层成球，还可以制备蛋壳形或蛋黄型催化剂。
4、挤条成型
滤饼或粉末加入适当的粘结剂，经碾压捏和之后便形成塑性良好的泥状粘浆。利用活塞或螺旋迫使浆料通过多孔板，切成几乎等长等径的条形圆柱体或环柱体，经干燥、煅烧便得产品。碾压、捏和常在轮碾机中进行，以获得满意的粘着性能和润湿性能。
5、压片成型
将许多粉末物料制成外形一致、大小均匀、机械强度高的片状圆柱体或环柱体。这类成型对于高压、高气速反应特别有利。压片在由钢质冲钉和冲模组成的压片机中进行，所使用的压力必须低于引起冲钉和冲模发生永久形变的极限。在通常的压片机内，只有莫氏硬度不大于4的几类物料能得到满意的结果;而对于刚性粉末，在压片前需要加入塑性粘结剂，借以改善凝结效果。
6、成型小结
固体催化剂的研究已经关注超细粒度催化剂：超细粒子在纳米尺度时的表面效应，反应中的扩散行为，催化剂活性增强；溶胶凝胶法：多组分在胶体中分布均匀，可同步形成共沉淀物；膜催化剂：提高转化率，简化分离工序等方面。
催化剂成型有许多种方法，成型方法的选取要考虑多方面的因素，但主要取决于成型物料的流变性能。些情况下，当物料不能很好的成型时，适当改变粘结剂或润滑剂以及其它操作条件，常常能使不能成型的物料能够很好地成型。通过选择合适的成型方法，得到最优的外形和尺寸，可以充分发挥它的催化能力。
催化剂常用制备方法 固体催化剂的构成 ●载体（Al2O3 ） ●主催化剂（合成NH3中的Fe） ●助催化剂（合成NH3中的K2O） ●共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3 催化剂制备的要点 ●多种化学组成的匹配 –各组分一起协调作用的多功能催化剂 ●一定物理结构的控制 –粒度、比表面、孔体积 基本制备方法： ?浸渍法(impregnating) ?沉淀法(depositing) ?沥滤法(leaching) ?热熔融法(melting) ?电解法(electrolyzing) ?离子交换法(ion exchanging) ?其它方法 固体催化剂的孔结构 （1）比表面积Sg 比表面积：每克催化剂或吸附剂的总面积。 测定方法：根据多层吸附理论和BET方程进行测定和计算 注意：测定的是总表面积，而具有催化活性的表面积（活性中心）只占总表面的很少一部分。 内表面积越大，活性位越多，反应面越大。 （2）催化剂的孔结构参数 密度：堆密度、真密度、颗粒密度、视密度 比孔容（Vg）：1克催化剂中颗粒内部细孔的总体积. 孔隙率(θ):颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数． (一) 浸渍法 ?通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进 行浸渍，然后干燥和焙烧。 ?由于盐类的分解和还原，沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。 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（可抽真空或提高浸渍液温度） ●活性组份在载体上的不均匀分布 浸渍法的优点 ?第一，可使用现成的有一定外型和尺寸的载体材料，省去成型过程。（如氧化铝，氧 化硅，活性炭，浮石，活性白土等） ?第二，可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构待性．如比表面、孔径和强 度等。 ?第三，由于所浸渍的组分全部分布在载体表面，用量可减小，利用率较高，这对贵 稀材料尤为重要。 ?第四，所负载的量可直接由制备条件计算而得。 浸渍的方法 ?过量浸渍法 ?等量浸渍法 ?喷涂浸渍法 ?流动浸渍法 1.1、过量浸渍法 ?即将载体泡入过量的浸渍液中，待吸附平衡后，过滤、干燥及焙烧后即成。 ?通常借调节浸渍液浓度和体积来控制负载量。 1.2、等量浸渍法 ?将载体与它可吸收体积相应的浸渍液相混合，达到恰如其分的湿润状态。只要混合 均匀和干燥后，活性组分即可均匀地分布在载体表面上，可省却过滤和母液回收之累。但浸渍液的体积多少，必须事先经过试验确定。 ?对于负载量较大的催化剂，由于溶解度所限，一次不能满足要求；或者多组分催化 剂，为了防止竞争吸附所引起的不均匀，都可以来用分步多次浸渍来达到目的。 1.3．多次浸渍法 ●重复多次的浸渍、干燥、焙烧可制得活性物质含量较高的催化剂 ●可避免多组分浸渍化合物各组分竞争吸附 1.4浸渍沉淀法 将浸渍溶液渗透到载体的空隙，然后加入沉淀剂使活性组分沉淀于载体的内孔和表面 (二) 沉淀法 ?借助于沉淀反应。用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物。经过分离、 洗涤、干燥和焙烧成型或还原等步骤制成催化剂。这也是常用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂的一种方法。 ?共沉淀、均匀沉淀和分步沉淀 2.1、共沉淀方法 将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一个方法，可以一次同时获得几个活性组分且分布较为均匀。为了避免各个组分的分步沉淀，各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质
催化剂制备方法简介 1、催化剂制备常规方法 （1）浸渍法 a过量浸渍法 b等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附） （2）沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂加到盐溶液为正，反之为倒加） a单组分沉淀法 b多组分共沉淀法 c均匀沉淀法（沉淀剂：尿素） d超均匀沉淀法 （NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9） e浸渍沉淀法 浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。 f导晶沉淀法 本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝
光沸石、Y型、X型分子筛。 （3）共混合法 混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬酐的水溶液和少许石墨）然后送入压片机制成圆柱形，在100 o C烘2h即可。 （4）热分解法 硝酸盐、碳酸盐、甲酸盐、草酸盐或乙酸盐。 （5）沥滤法 制备骨架金属催化剂的方法，Raney 镍、铜、钴、铁等。 （6）热熔融法 合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3；用磁铁矿Fe3O4、KNO3和Al2O3高温熔融而得。 （7）电解法 用于甲醇氧化脱氢制甲醛的银催化剂，通常用电解法制备。该法以纯银为阳极和阴极，硝酸银为电解液，在一定电流密度下电解，银粒在阴极析出，经洗涤、干燥和活化后即可使用。
催化剂制备 共沉淀法 按照Co3O4和CeO2在催化剂中的比例，计算出所需0.5mol/L Ce(NO3)3溶液的体积和Co(NO3)2?6H2O 的质量。将钴、铈的硝酸盐混合溶液与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH 值在8.5～9.5 之间。在室温下搅拌 3 小时。按50mL 蒸馏水/g.cat 的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24 小时，一定温度下焙烧5 小时，制得不同比例的钴、铈混合氧化物催化剂。 浸渍法 考察制备方法对催化剂的活性影响时，用到了浸渍法，具体步骤如下：取一定量的0.5mol/L Ce(NO3)3溶液，与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH值在8.5～9.5之间。在室温下搅拌3小时。按50mL蒸馏水/g.cat的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24小时，得到CeO2载体的前驱体。按比例取一定量的Co(NO3)2?6H2O，采用等体积浸渍方法将Co(NO3)2溶液浸渍于载体前驱体上，再于室温下放置过夜。一定温度下焙烧5小时，制得Co3O4-CeO2催化剂。 活性 原料气空速为40,000ml/h gcat。原料组成为：1 vol.% O2，1 vol.% CO，50 vol.% H2，N2平衡气；Co3O4-CeO2催化剂的制备方法及钴含量、焙烧温度等制备条件对催化剂的活性有很大影响，本实验范围内的最佳条件为：共沉淀法制备，Co3O4含量为80wt.%，焙烧温度为350℃，采用氧化预处理。
从图4-4 至图4-6 可见，共沉淀法制备的催化剂活性明显好于浸渍法的催化剂。共沉淀法的15wt.%Co3O4-CeO2在175℃时达到100%的CO 转化率，而浸渍法的15wt.%Co3O4-CeO2在200℃实现CO 的完全转化。图4-6 显示浸渍法制得的催化剂选择性略好于共沉淀法，但若对比在相同CO 转化率时的选择性，则可看出制备方法对选择性没有明显的影响 二 催化剂酌制备 溶胶一凝胶法 采用溶胶一凝胶法制备介孔ceO，载体．首先向不断搅拌的十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)(36．5g／L)溶液中加人一定量的氨水(20％)，直到获得澄清透明的模板剂溶液．将硝酸铈溶液(43．4 g／L)逐滴加入到模板剂溶液中，并在强烈搅拌的情况F使其混合均匀．用氨水将上述溶液的pH值调到11左右。然后搅拌至形成溶胶．将溶胶移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢晶化釜内，100℃晶化5 d，过滤分离出固体产物，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，于80℃烘箱中干燥24 h，然后在马弗炉中以5℃／min的速率升温至450℃煅烧4 h，制得介孔Cc02．非介iL CeCh(non—meso—Ce02)载体与介孔CeO：载体制备过程相同，但
催 化 剂 的 制 备 方 法 与 成 型 技 术 总 结 应用化学系1202班 王宏颖 2012080201
催化剂的制备方法与成型技术 一、固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 二、催化剂传统制备方法 1、浸渍法 （1）过量浸渍法 （2）等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附） 2、沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂 加到盐溶液为正，反之为倒加） （1）单组分沉淀法 （2）多组分共沉淀法 （3）均匀沉淀法（沉淀剂：尿素） （4）超均匀沉淀法 （NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9） （5）浸渍沉淀法 浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。 （6）导晶沉淀法 本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝光沸石、Y型、X型分子筛。 3、共混合法 混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬
催化剂的制备方法及成型 一催化剂的制备方法 1.1浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解度不大的情况，也可用来依次浸载若干组分，以回避组分间的竞争吸附；④流化喷洒浸渍法，浸渍溶液直接喷洒到反应器中处在流化状态的载体颗粒上，制备完毕可直接转入使用,无需专用的催化剂制备设备;⑤蒸气相浸渍法，借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将它负载到载体表面上，但活性组分容易流失，必须在使用过程中随时补充。 1.2沉淀法 用淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶或不溶化合物，经分离、洗涤、干燥、煅烧、成型或还原等工序，制得成品催化剂。广泛用于高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体。沉淀法有： ①共沉淀法,将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次操作可以同时得到几个组分，而且各个组分的分布比较均匀。如果组分之间形成固体溶液，那么分散度更为理想。为了避免各个组分的分步沉淀,各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质的pH值及其他条件都须满足各个组分一起沉淀的要求。 ②均匀沉淀法,首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个十分均匀的体系，然后调节温度，逐渐提高pH值，或在体系中逐渐生成沉淀剂等，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢地进行，以制取颗粒十分均匀而比较纯净的固体。例如，在铝盐溶液中加入尿素，混合均匀后加热升温至90～100℃,此时体系中各处的尿素同时水解，放出OH-离子： 于是氢氧化铝沉淀可在整个体系中均匀地形成。 ③超均匀沉淀法,以缓冲剂将两种反应物暂时隔开，然后迅速混合，在瞬间内使整个体系在各处同时形成一个均匀的过饱和溶液，可使沉淀颗粒大小一致，组分分布均匀。苯选择加氢的镍／氧化硅催化剂的制法是：在沉淀槽中，底部装入硅酸钠溶液，中层隔以硝酸钠缓冲剂，上层放置酸化硝酸镍，然后骤然搅拌，静置一段时间，便析出超均匀的沉淀物。 ④浸渍沉淀法,在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍操作完成后加热升温，使待沉淀组分沉积在载体表面上。 混合法多组分催化剂在压片、挤条等成型之前,一般都要经历这一步骤。此法设备简单，操作方便，产品化学组成稳定，可用于制备高含量的多组分催化剂，尤其是混合氧化物催化剂，但此法分散度较低。 混合可在任何两相间进行，可以是液-固混合(湿式混合)，也可以是固-固混合（干式混合）。混合的目的：一是促进物料间的均匀分布，提高分散度；二是产生新的物理性质(塑性)，便于成型，并提高机械强度。
\催化剂的制备方法与成型技术1314100125 13化工本一万立之 摘要：本文介绍了固体催化剂的组成，催化剂制备的一般方法、催化剂制备的新技术，以及催化剂常用成型技术。 关键词：固体催化剂；制备方法；成型技术 目录 摘要 (1) 1 固体催化剂的组成： (1) 2 催化剂的一般制备方法 (1) 2.1 浸渍法 (1) 2.2 沉淀法 (2) 2.3 混合法 (2) 2.4 滚涂法 (3) 2.5 离子交换法 (3) 2.6 热熔融法 (3) 2.7锚定法 (4) 3 催化剂成型技术 (4) 3.1喷雾成型 3.2油柱成型 3.3转动成型 3.4挤条成型 3.5压片成型 4 小结 (5) 参考文献 (6)
0 引言 催化剂又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化作用是指改变化学反应的速度，控制反应方向和产物构成。催化剂具有加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量，对反应的选择性，只能加速热力学上可能的反应，且不改变化学平衡的位置的特点。催化剂是催化工艺的灵魂，它决定着催化工艺的水平及其创新程度。因此研究工业催化剂的制备方法以及成型技术具有重要的实际意义。 1 固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 2 催化剂的一般制备方法 2.1 浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解
\催化剂的制备方法与成型技术 摘要：本文介绍了固体催化剂的组成，催化剂制备的一般方法、催化剂制备的新技术，以及催化剂常用成型技术。 关键词：固体催化剂；制备方法；成型技术 Abstract: this paper introduces the composition of the catalyst, solid catalyst preparation of the general method of preparation, catalyst of new technology, and catalysts used molding technology. Keywords: Solid catalyst; Preparation methods; Molding technology
目录 摘要 (1) 1 固体催化剂的组成： (2) 2 催化剂的一般制备方法 (2) 2.1 浸渍法 (2) 2.2 沉淀法 (3) 2.3 混合法 (4) 2.4 滚涂法 (4) 2.5 离子交换法 (4) 2.6 热熔融法 (4) 2.7锚定法 (5) 2.8 其他方法 (5) 3 催化剂成型技术 (6) 4 小结 (7) 参考文献 (8)
0 引言 催化剂又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化作用是指改变化学反应的速度，控制反应方向和产物构成。催化剂具有加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量，对反应的选择性，只能加速热力学上可能的反应，且不改变化学平衡的位置的特点。催化剂是催化工艺的灵魂，它决定着催化工艺的水平及其创新程度。因此研究工业催化剂的制备方法以及成型技术具有重要的实际意义。 1 固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 2 催化剂的一般制备方法 2.1 浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解