催化剂常用制备方法
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化学反应中催化剂的制备方法化学反应中催化剂是一个极其重要的组成部分,它能够促进反应速度,降低所需要的温度及压力,降低反应活化能等。
在化学工业中,催化剂是不可或缺的组成部分,对于一些复杂的反应而言,催化剂也是非常关键的。
那么,如何制备催化剂呢?催化剂的制备方法有很多种,不同的反应需要不同的催化剂,因此催化剂的制备方法也各不相同。
下面,我们将从三个方面来讨论催化剂的制备方法。
一、物理化学法制备催化剂物理化学法是制备催化剂的常用方法之一。
它通过改变催化剂的表面结构,改变催化剂的形貌、形态,来达到提高催化剂效率的目的。
比如,采用热处理、电化学方法、物理吸附等方法可以制备出具有均匀孔径、大比表面积等特点的催化剂。
这种方法制备出来的催化剂具有高效、稳定、易于再生等优点,被广泛应用于各种化学反应中。
二、化学合成法制备催化剂化学合成法是一种较为常用的制备催化剂的方法。
它利用化学反应的原理,采用一定的方法及工艺条件来合成催化剂。
这种方法可以得到具有特定功能的催化剂,可以对催化剂进行定制,使其具有其他传统制备方法所不具备的性质。
例如,在金属催化剂的制备中,常常采用化学还原、溶胶-凝胶等方法。
这些方法不仅可以得到纳米尺寸的催化剂,还可以通过添加不同的催化剂过渡金属、调控反应条件等方法得到具有特定性质的催化剂。
三、生物制备法制备催化剂除了物理化学法和化学合成法以外,生物制备法也是一种较为新颖的催化剂制备方法。
生物体内合成各种酶类可以作为参考,设计合成人工酶,以替代催化剂,来实现反应过程的加速,降低催化剂对环境的污染等目的。
生物制备法中,核壳结构的金属纳米粒子成功应用于大量的催化反应中,例如,银纳米颗粒,由于具有特殊的光学性质,已经成功应用于光催化反应中。
生物制备法制备的催化剂,不仅性能稳定,而且具有良好的环保性和可再生性,因此受到越来越多的关注和研究。
总之,催化剂是化学反应中不可或缺的重要组成部分,催化剂的制备方法也是很多的。
化学催化剂的制备方法化学催化剂在各个领域中都扮演着重要的角色,例如在工业化生产、环境保护和能源转化等方面。
制备高效的催化剂对于提高反应效率和产品选择性至关重要。
本文将介绍几种常见的化学催化剂制备方法。
一、沉积法沉积法是制备催化剂常用的方法之一。
通过在载体上制备沉积层,可以增加催化剂的活性和选择性。
常用的沉积法包括浸渍法和气相沉积法。
浸渍法是将载体浸泡在催化剂溶液中,使催化剂沉积于载体表面。
这种方法具有操作简单、适用范围广的优点。
气相沉积法则是利用气体反应生成沉积物,常见的气相沉积方法有化学气相沉积和物理气相沉积。
二、共沉淀法共沉淀法是通过共沉淀过程制备催化剂。
通常将两个或多个金属盐溶液混合,在适当的条件下发生沉淀反应,生成催化剂。
这种方法可以调控催化剂的成分以及晶体结构,从而影响催化剂的性能。
三、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是利用溶胶和凝胶的特性,在溶胶阶段形成固体凝胶,并通过热处理生成催化剂。
这种制备方法具有成本低、适用范围广的特点。
四、微乳液法微乳液法是一种在溶胶和凝胶形成前,通过适当的界面活性剂和助剂形成的稳定微乳液中制备催化剂。
这种方法能够控制催化剂的形貌和粒径,从而影响催化剂的活性和选择性。
五、溶胶自组装法溶胶自组装法是一种制备催化剂的较新方法。
通过选择具有亲疏水性的功能分子,在溶液中自组装形成乳液,进而生成催化剂。
这种制备方法能够调控催化剂的孔径和分散度,提高催化剂的性能。
六、共沉淀-还原法共沉淀-还原法是一种通过先共沉淀生成前驱体,再进行还原处理制备催化剂的方法。
这种方法能够调控催化剂的成分和晶体结构,从而影响催化剂的活性和选择性。
在使用以上制备方法时,还可以通过调控反应条件、添加助剂等手段进一步改善催化剂的性能。
此外,还可以采用纳米材料制备方法来制备纳米尺度的催化剂,提高效率和选择性。
总之,化学催化剂的制备方法多种多样,每种方法都有其适用范围和特点。
通过合理选择制备方法和优化制备条件,可以制备出高效、高选择性的催化剂,促进各领域的化学反应。
制备工业催化剂的方法工业催化剂是指用于促进或加速化学反应的物质,广泛应用于许多生产过程中,如炼油、化工、能源等。
制备工业催化剂的方法有很多种,下面将介绍几种常见的制备方法。
一、沉淀法沉淀法是制备工业催化剂的常用方法之一、该方法通过在溶液中加入还原剂使金属离子还原成金属颗粒,然后沉淀得到催化剂。
该方法简单易行,适用于大规模生产。
二、浸渍法浸渍法是指将载体浸入金属溶液中,使金属离子被载体吸附,并通过热处理将金属还原成金属颗粒。
浸渍法可使金属颗粒分散均匀,催化剂活性较高。
三、沉积法沉积法是将金属源溶于溶剂中,然后将溶液喷洒在载体表面,通过烘干和热处理将金属还原成金属颗粒,从而制备催化剂。
该方法适用于制备高活性催化剂。
四、共沉淀法共沉淀法是将金属源和载体溶解在同一溶剂中,通过调节条件使金属沉淀到载体表面,再进行热处理得到催化剂。
共沉淀法制备的催化剂具有高分散性和高活性。
五、焙烧法焙烧法是将金属前驱体或金属盐溶于溶剂中,通过热处理使金属变得稳定且易于使用,然后得到催化剂。
焙烧法制备的催化剂适用于高温条件下的反应。
六、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将金属前驱体溶于溶剂中,通过加热使其形成溶胶,然后通过凝胶化得到凝胶,在热处理过程中形成催化剂。
该方法制备的催化剂具有高度分散性和活性。
七、离子交换法离子交换法是将金属离子与载体接触,通过离子交换反应将金属离子固定在载体上,形成催化剂。
离子交换法制备的催化剂具有高度分散性和稳定性。
综上所述,制备工业催化剂的方法有很多种,选择适当的制备方法取决于催化剂的要求和实际应用。
通过不断研究和创新,制备高效、高分散性和高稳定性的工业催化剂对促进化工和工业生产的发展具有重要作用。
单原子催化剂的制备方法
单原子催化剂的制备方法通常涉及以下几种常见的方法:
1. 热还原法(Thermal Reduction):该方法将金属前驱体溶解在溶剂中,然后在高温下通过热还原的方式生成单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂,如单原子合金。
2. 表面化学还原法(Surface Chemical Reduction):通过将金属前驱体吸附在表面上,并通过化学还原剂的作用将金属离子还原为单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂,如单原子合金。
3. 原位生成法(In Situ Generation):该方法使用一种包含金属离子的原位生成体系,通过某种方式将金属离子还原为单原子催化剂。
这种方法可根据具体的原位生成体系选择不同的还原方法,如电化学还原、光催化还原等。
4. 离子交换法(Ion Exchange):该方法通过将金属离子与载体上的离子进行交换,实现单原子催化剂的制备。
离子交换方法可以利用载体表面上的功能基团与金属离子之间的亲和性实现金属离子的固定。
5. 拓扑剖析法(Topological Analysis):该方法通过在载体表面上形成合适的拓扑结构,将金属离子固定在特定的位置,形成单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂。
需要指出的是,制备单原子催化剂的方法因催化剂的类型、载体材料以及应用需求的不同而有所差异。
因此,在具体的研究或工业应用中,选择合适的制备方法需要根据具体情况进行综合考虑和优化。
化学催化剂的制备与应用化学催化剂是一类能够加速化学反应速率的物质,广泛应用于能源转化、化学合成、环境保护等领域。
本文将介绍化学催化剂的制备方法和其在不同领域中的应用。
一、化学催化剂的制备方法1. 物理法制备:物理法制备催化剂是通过物理方法改变原材料的结构和形态,从而提高其催化性能。
常见的物理法制备方法有沉淀法、溶胶-凝胶法和气相沉积法。
(1)沉淀法:通过溶液中的化学反应,在溶液中形成沉淀物,然后经过干燥和煅烧等处理,得到催化剂。
沉淀法制备的催化剂具有较高的比表面积和良好的分散性。
(2)溶胶-凝胶法:通过溶胶的迅速凝胶化反应,制备催化剂。
溶胶-凝胶法制备的催化剂具有高度均匀的微观结构和孔洞结构。
(3)气相沉积法:利用气相反应在催化剂的载体上生成活性组分,然后经过煅烧等处理,得到催化剂。
气相沉积法制备的催化剂具有较高的催化活性和选择性。
2. 化学法制备:化学法制备催化剂是通过化学反应将原材料转化为催化剂。
常见的化学法制备方法有均相合成法和异相合成法。
(1)均相合成法:将原材料在溶液或气相中进行反应,形成催化剂。
均相合成法制备的催化剂具有较高的纯度和活性。
(2)异相合成法:将原材料分散在固体载体或多孔材料中,并通过反应生成催化剂。
异相合成法制备的催化剂具有较高的比表面积和稳定性。
二、化学催化剂的应用1. 能源转化领域:化学催化剂在石油加工、煤转化和生物质能源等领域有重要应用。
例如,石油加工中的催化裂化、催化重整和催化加氢等过程,都离不开催化剂的作用。
2. 化学合成领域:化学催化剂在有机合成和无机合成中起到重要的作用,能够加速反应速率、提高产率和选择性。
例如,氢化催化剂常用于有机化合物的加氢反应中;氧化催化剂则常用于有机物氧化反应中。
3. 环境保护领域:化学催化剂在大气污染治理和废水处理中有广泛应用。
例如,三元催化转化器能够减少汽车尾气中有害气体的排放;催化氧化法则能够降解废水中的有机污染物。
4. 生命科学领域:化学催化剂在生命科学研究和医药领域有着重要应用。
单原子催化剂常用的制备方法单原子催化剂是一种具有单个原子的催化剂,其表面上没有团簇或纳米尺寸的粒子。
由于其高比表面积和单原子活性位点的特点,单原子催化剂在催化反应中展现出优异的性能。
制备单原子催化剂的方法有多种,下面将介绍常用的几种方法。
1. 原位合成法原位合成法是一种常用的制备单原子催化剂的方法。
该方法通过在催化剂载体上进行原子的沉积和包裹,使其形成单原子催化剂。
常用的载体材料包括纳米材料、金属有机框架和碳基材料等。
原位合成法可以通过调控合成条件和催化剂配方来控制单原子催化剂的组成和结构。
2. 化学还原法化学还原法是制备单原子催化剂的一种简便有效的方法。
该方法通过将金属离子还原为金属原子,并使其均匀分散在载体上。
常用的还原剂有氢气、甲醇和乙醇等。
化学还原法可以在常温下进行,制备过程简单快捷,适用于大规模生产。
3. 离子交换法离子交换法是一种制备单原子催化剂的有效方法。
该方法利用催化剂载体表面的离子交换作用,将金属离子与载体表面的离子进行交换,从而形成单原子催化剂。
常用的载体材料包括金属氧化物、硅胶和离子交换树脂等。
离子交换法可以通过调节溶液浓度、离子交换时间和温度等参数来控制单原子催化剂的分散度和活性。
4. 负载法负载法是一种常用的制备单原子催化剂的方法。
该方法通过将金属原子负载在惰性载体上,形成单原子催化剂。
常用的载体材料包括氧化铝、硅胶和活性炭等。
负载法可以调节载体材料的性质和结构,从而影响单原子催化剂的活性和稳定性。
5. 原位还原法原位还原法是一种制备单原子催化剂的新兴方法。
该方法通过将金属前体与还原剂在反应体系中原位还原,形成单原子催化剂。
常用的还原剂有氢气、甲醇和乙醇等。
原位还原法可以在常温下进行,制备过程简单快捷,具有较高的催化活性和稳定性。
以上是常用的几种制备单原子催化剂的方法。
不同的制备方法有不同的优势和适用范围,可以根据具体需求选择合适的方法。
随着制备技术的不断发展,相信将会有更多高效、简便的方法被开发出来,为单原子催化剂的制备和应用提供更多可能性。
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。
(8)离子交换法NaY 制HY(9)滚涂法和喷涂法(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。
2、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a 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。
化工催化剂的常见的制备方法主要有:浸渍法、共沉淀法、沥滤法、热溶解法、电解法和离子交换法。
01浸渍法:浸渍法是制备固体催化剂的常用方法之一。
01方法浸渍法是将载体放进含有活性物质的液体或气体中浸渍,活性物质逐渐吸附于多孔载体的表面,并渗透到载体的内表面,当浸渍平衡后,将剩余的液体或气体除去,再进行干燥,焙烧、活化等即可制得催化剂。
浸渍法制备的催化剂的活性组分均匀地分布在载体的细孔中,具有均匀的、较高的活性组分。
02原理固体孔隙与液体接触时,由于表面张力的作用而产生毛细管压力,使液体渗透到毛细管内部;活性组分在孔内扩散及在载体表面吸附。
03应用浸渍法适用于制备稀有贵金属催化剂,活性组分含量较低的催化剂,以及需要高机械强度的催化剂。
04优点载体形状尺寸已确定,载体具有合适的比表面积、孔径、强度和导热率;活性组分利用率高,成本低;生产方法简单,生产能力高。
05缺点焙烧产生污染气体;干燥过程会导致活性组分迁移。
06分类等体积浸渍法;过量浸渍法;多次浸渍法;沉淀浸渍法;蒸汽浸渍法;加压浸渍法;超声浸渍法。
02沉淀法:沉淀法在催化剂制备中也比较常见。
01方法在金属盐溶液中加入沉淀剂,生成难溶金属盐或金属水合氧化物,从溶液中沉淀出来,再经过老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体。
沉淀的形成包括晶核的生成和晶核的长大。
02晶核的形成均相成核:当溶液过饱和状态时,构晶离子由于静电作用,通过缔合而自发形成晶核的作用。
异相成核:溶液中的微粒等外来杂质作为晶种诱导沉淀形成的作用。
03晶核的长大晶核形成之后,构晶离子就可以向晶核表面运动并沉积下来,使晶核逐渐长大的,最后形成沉淀微粒。
04常用的沉淀剂碱类:氨水、NaOH、KOH碳酸盐:(NH4)2CO3、Na2CO3 、CO2有机酸:CH3COOH、H2C2O4CH3COONH4 、(NH4)2C2O405应用沉淀法广泛用于制备高含量的非贵金属、非金属氧化物催化剂或催化剂载体。
化学实验中的催化剂合成化学实验中的催化剂合成是一个重要的研究领域,催化剂在化学反应中起着促进反应速率、改善选择性和降低能量消耗的关键作用。
本文将介绍催化剂合成的几种常见方法以及其应用。
一、概述催化剂是一种物质,其可以通过降低化学反应的活化能,促进反应的进行。
催化剂通常由活性组分和载体组成。
活性组分是在反应中起催化作用的组分,而载体则为活性组分提供支撑和稳定性。
二、催化剂合成方法1. 沉淀法沉淀法是制备催化剂的常见方法之一。
该方法通过在溶液中加入适当的沉淀剂,使活性组分与载体沉淀形成催化剂。
沉淀法具有简单、易于操作和成本低廉的特点,广泛应用于实验室规模的催化剂合成。
2. 模板法模板法是一种将催化剂沉淀在模板上,然后去除模板得到催化剂的方法。
模板可以是有机物、无机物或者多孔载体。
通过选择适当的模板,可以调控催化剂的形貌和孔结构,从而改变其催化性能。
3. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的催化剂合成方法,通过将溶液中的前驱体在水热条件下进行水解、缩合、凝胶生成,再进行干燥和煅烧等步骤,得到催化剂。
溶胶凝胶法具有成分均匀、孔结构可调控等优点,广泛应用于催化剂的合成。
4. 合成气法合成气法是一种利用合成气(一氧化碳和氢气的混合气体)作为反应物,在一定的温度和压力下通过催化剂合成有机化合物的方法。
合成气法合成的催化剂具有较高的活性和选择性,被广泛应用于合成气化工艺。
三、催化剂合成的应用1. 催化剂在有机合成领域的应用催化剂在有机合成中扮演着重要的角色。
例如,铂催化剂在氢化反应中可将烯烃转化为烷烃;钯催化剂在交叉偶联反应中可将有机卤化物和有机金属化合物偶联生成新的有机化合物。
2. 催化剂在能源领域的应用催化剂在能源领域有着广泛的应用,如催化裂化转化石油原料、催化加氢净化汽油和柴油、催化剂在燃料电池中促进氢气和氧气发生反应产生电能等。
3. 催化剂在环境保护领域的应用催化剂在环境保护领域中也发挥着重要的作用。
例如,以催化剂为核心的废气净化系统能有效降解有害气体,减少空气污染。
制备催化剂的方法
制备催化剂的方法有许多种,以下列举几种常见的方法:
1. 沉淀法:通过盐酸、氢氧化钠等化学试剂与金属盐反应,生成沉淀物,然后经过洗涤、干燥等步骤得到催化剂。
2. 共沉淀法:将两种或多种金属盐溶液混合后加入沉淀剂,通过共沉淀的方式得到混合金属氧化物催化剂。
3. 气相法:通过气相沉积或气相蒸镀的方法,将金属气体在合适的条件下沉积到载体上形成催化剂。
4. 溶胶-凝胶法:将金属盐溶解在溶剂中形成溶胶,然后通过凝胶、干燥和煅烧等步骤形成催化剂。
5. 电沉积法:利用电化学原理,在电极上沉积金属或合金膜,然后经过处理得到催化剂。
6. 水热法:将金属盐溶解在水溶液中,在高温高压条件下反应生成氧化物凝胶,然后形成催化剂。
7. 筛分法:利用分子筛分子的孔道特性,通过合成分子筛催化剂来加速化学反
应。
以上只是制备催化剂的几种常见方法,实际上还有许多其他的制备方法,具体选择使用哪种方法取决于所需催化剂的性质和应用。
催化剂的制备和表征催化剂在化学工业中具有非常重要的作用,它们能够加速化学反应的发生,提高反应的转化率和选择性,从而降低生产成本,提高产率。
催化剂的制备和表征是研究催化剂性能的关键环节,下面我将从这两个方面来分别介绍。
一、催化剂的制备催化剂的制备方式非常多样化,常用的方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、物理混合法、离子交换法、水热法等等。
这些方法的选择取决于催化剂所需的性质和工业应用的实际需求。
其中,溶胶-凝胶法是一种制备催化剂的重要方法。
这种方法通过溶胶形成的凝胶相应合成所需的催化剂。
凝胶法具有成本低、样品稳定等特点,适用于制备各种金属氧化物、混合氧化物和金属酸碱型催化剂等。
共沉淀法也是制备催化剂的一种常用方法,它能够制备多种金属氧化物、负载型催化剂等。
共沉淀法可同时合成纳米晶体催化剂,具有颗粒分散度好、晶格结构良好的优点。
另外,物理混合法是将两种或多种催化剂材料物理混合而成的新材料。
该方法制备简便,但是混合效果难以保证,因此对催化剂的性能控制较为困难。
催化剂的制备方法选择需要考虑催化剂的性质和工业应用的实际需求,并具体问题具体分析、因材施教。
二、催化剂的表征在催化剂研究中,催化剂的表征是非常重要的环节。
它能够揭示催化剂的物化性质,分析催化剂对化学反应的影响及性能变化的原因,以指导后续的催化剂设计和制备。
常用的催化剂表征方法包括X射线衍射、BET比表面法、透射电子显微镜、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱等。
X射线衍射是一种非常重要的催化剂表征方法,它能够分析催化剂晶体结构、晶格参数和催化剂中物质的分布等信息。
BET比表面法主要用于测量催化剂比表面积,透射电子显微镜和扫描电子显微镜则主要用于催化剂的形貌分析。
傅里叶变换红外光谱主要用于分析催化剂表面吸附物种的化学键信息。
这些表征方法可以从不同角度揭示催化剂的物理和化学性质。
具体选择哪种表征方法,需综合考虑催化剂的性质和研究需求。
总结:催化剂是化工领域中不可或缺的东西,其制备和表征是核心所在。
催化剂的制备方法
催化剂的制备方法有许多种,下面列举一些常见的方法:
1. 沉淀法:通过配制适当的溶液,加入适量的沉淀剂,使目标催化剂物质溶液中的物质发生沉淀,随后将产生的沉淀分离、洗涤、干燥等处理得到催化剂。
2. 气相法:通过气相反应,将适当的气相原料在一定条件下在催化剂表面发生反应,生成催化剂。
3. 溶胶-凝胶法:将催化剂原料溶解在溶剂中,形成溶胶,通过控制反应条件,如温度、pH值等,使溶胶发生凝胶反应,形成胶体凝胶,随后进行干燥得到催化剂。
4. 离子交换法:利用固体酸催化剂或固体碱催化剂,将目标物质溶解在溶液中,通过与固体酸或固体碱催化剂之间的离子交换反应,实现催化剂的制备。
5. 水热法:将适量的反应物质溶解在水溶液中,通过水热反应,在一定的温度和压力条件下,在催化剂表面形成晶体结构,得到催化剂。
6. 沉积法:通过将催化剂原料溶解在溶液中,将目标催化剂沉积在载体表面,通过控制溶液成分和反应条件,使沉积的催化剂晶体得以生长,形成均匀分布在载体上的催化剂。
值得注意的是,不同的催化剂有着不同的制备方法,需要根据具体的催化剂种类选择合适的制备方法。
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、介质的pH值以及其他条件必须同时满足各个组分一起沉淀的要求。
例:合成甲醇CuO-ZnO-Al2O3Na2CO3 Cu(NO3) 2 Zn (NO3) 2 Al (NO3) 3 溶液PH中性三元混合氧化物沉淀2.2、均匀沉淀法⏹它不是把沉淀剂直接加到待沉淀的溶液中,也不是加沉淀剂后立即产生沉淀反应,而是首先使沉淀的溶液与沉淀剂母体充分混合,造成一个均匀的体系,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方式,创造形成沉淀的条件,使沉淀作用缓慢地进行。
⏹例如,在铝盐溶液中加入尿素,混合均匀后加热升温至90℃一100℃,溶液中由于尿素的分解而放出OH—离子,于是氢氧化铝就均匀地沉淀出来。
2.3 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X,Y分子筛合成分子筛合成原料加晶种晶化无定型物转化X,Y晶体高结晶度沉淀时金属盐类的选择●一般选用硝酸盐(大都溶于水)●贵金属为氯化物的浓盐酸溶液●铼选用高铼酸(H2Re2O7)沉淀时沉淀剂的选择●易分解挥发除去(氨气,氨水,铵盐,碳酸盐等)●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)●沉淀剂的溶解度要大(这样被沉淀物吸附的量就少)●沉淀物的溶解度应很小●沉淀剂无污染沉淀形成影响因素●浓度溶液浓度过饱和时,晶体析出,但太大晶核增多,晶粒会变小)●温度低温有利于晶核形成,不利于长大,高温时有利于增大,吸附杂质也少●pH值在不同pH值下,沉淀会先后生成●加料顺序和搅拌强度加料方式不同,沉淀性质有差异沉淀的陈化和洗涤●晶型沉淀陈化有助于获得颗粒均匀的晶体(吸附杂质较少)●非晶型沉淀一般应立即过滤(防止进一步凝聚包裹杂质)●一般洗涤到无OH-,NO3-沉淀的干燥焙烧活化●干燥(除去湿沉淀中的洗涤液)●焙烧(热分解除去挥发性物质,或发生固态反应,微晶适度烧结)●活化(在一定气氛下处理使金属价态发生变化)实例一分子筛的合成水玻璃硫酸铝偏铝酸钠氢氧化钠混合成胶晶化过滤洗涤干燥NaY原粉Na型丝光沸石(三)沥滤法1925年Raney首次用沥滤法(1eaching)制成骨架镍催化剂,所以,该骨架镍加氢使化剂常称为(Raney Nickel)。
此法先制成含Ni—Al各50%的合金,经破碎过筛后用20%NaOH溶液将合金中的铝溶解,留下具有高表面活性的骨架镍。
这类催化剂的特点是金属分散度高,催化活性也高。
这是由于除去铝后在骨架上留下的金属原子都处于价控末饱和状态,以及在去铝时产生大量被吸附在Ni原子表面上和溶于金属中的活泼氢的缘故。
(四)热熔融法合成氨催化剂是采用热熔融法(melting)制成。
将磁铁矿(Fe3O4) 与KNO3,A12O3等混合,在电炉中熔融.然后将所得的熔融物进行破碎,过筛而制得所需粒度的Fe催化剂。
这种借助高温条件将各种组分熔合为均匀分布的混合体、氧化物固熔体或合金固熔体的方法就又称为热熔融法。
(五)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(electrolyzing)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。
(六) 离子交换法用某些具有离子交换特性的材料(如离子交换树脂、沸石分子筛等)借助于离子交换反应,将所需要离子交换上去,然后再经过后处理即可制成所需的催化剂。
用酸洗交换的方式可以将Na型离子交换树脂转变为固体表面酸性的催化剂,用NH4+离子交换Na—M型沸石再焙烧脱氨即可制得甲苯歧化反应所需的H—M型沸石催化剂(七) 制备催化剂的其它技术⏹模板法等新技术⏹溶胶-凝胶法均相催化剂固相化等新方向模板法S elf-A ssem b lin g o f S u rfa cta n tS p erica lM icellesR o d-lik eM icellesH ex a g o n a lP h a seL a m ella rP h a seC a tio n ic A n io n icE OnP OmE OnN eu tra l催化剂颗粒强度提高方法●压片是可靠的增强机械强度的方法●增加烧结工艺●添加粘结剂(硅、铝溶胶、水玻璃;硝酸、醋酸、糊精)催化剂的成型——压片工艺●颗粒形状一致、大小均匀、表面光滑、强度高●适用于固定床反应器●缺点,生产能力的低,设备复杂●比表面和孔结构变化●成型压力提高,比表面积变小,然后有所回升(压力更高时可使颗粒破碎)●压力提高,平均孔径和总孔体积降低,孔分布平均化催化剂的成型——挤条工艺●塑性好的物料(铝胶等),或粉状物加了粘结剂后可挤条成型●强度低(可烧结补强)●粉末细,粘结剂量多,易挤条成型●但粘结剂量多,干燥后收缩,形状难保持催化剂的成型——喷雾工艺●用雾化器将溶液分散为雾状液滴,在热风中干燥而获得微球型催化剂●流化床催化剂大多用该法●颗粒直径、粒度分布好调(选不同雾化器)●干燥后不需粉碎,缩短了流程催化剂的成型——滚球工艺●适用于球型催化剂的成型●粒度均匀,形状规则●机械强度不高,表面粗糙●粉末细,成型后机械强度高,但成球困难●加入粘合剂(水),量少成球时间长,量大时造成多胞,难成球●加大转盘转数和倾斜度,粒度下降;转盘深,粒度大固体催化剂制备方法进展●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–简化分离工序沉淀法沉淀剂加入金属盐类溶液,得到沉淀后再进行处理。