工业催化--第八章 工业催化剂制备原理

《工业催化--第八章 工业催化剂制备原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章工业催化剂制备原理催化剂制造过程大致可分为三个阶段：基体的生产基体是已具备了催化剂所必要的组分。在结构上各组分间的结合关系己具备了催化剂所需的物理化学结构雏型。在工业生产中，常将已基本上除去了不必要的组分，且有效组分间已形成初步结合的固体半成品称为基体。成型是将物料造成特定的几何形状和尺寸的工序。它使最终产品能在机械强度上符合要求，在使用中符合反应器中流体力学条件的要求。活化使基体转变为符合最终组成、结构要求的催化剂。催化剂的制备方法可粗分为干法与湿法。干法包括：热熔法混碾法喷涂法湿法包括：胶凝法沉

2、淀法(包括共沉淀法、均匀共沉淀法和超均匀沉淀法)浸渍法离子交换法沥滤法湿法使用的较多。第一节沉淀法沉淀法是制备固体催化剂最常用方法之一。广泛用于制备高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体。借助沉淀反应，用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物;再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制成成品催化剂。沉淀法制备催化剂比较复杂，影响催化剂效能的因素较多，主要有：沉淀温度沉淀速度搅拌方式与程度老化作用洗涤方式与程度干燥速率焙烧条件等。将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀，可以一次同时获得

3、几个活性组分，且分布较为均匀，称为共沉淀法。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。沉淀法制备催化剂的工艺过程见下图：一、各类沉淀法简介沉淀方法有：单组分沉淀法多组分共沉淀法均匀沉淀法超均匀共沉淀法浸渍沉淀法导晶沉淀法1、单组份沉淀法沉淀剂与一种待沉淀溶液作用制备单一组分沉淀物的方法。是催化剂制各中最常用的方法之一；沉淀物只含一个组分，操作不太困难。它可以用来制备非贵金属的单组分催化剂或载体。2、共沉淀法共沉淀法是将催化剂所需的

4、两个或两个以上组分同时沉淀的一种方法。常用来制备高含量的多组分催化剂或载体。特点是一次可以同时获得几个催化剂组分，而且各个组分之间的比例较为恒定，分布也比较均匀。如果组分之间能够形成固溶体，那么分散度和均匀性则更为理想。共沉淀法的分散性和均匀性好，是它较之于混合法等的最大优势。3、均匀沉淀法均匀沉淀法能克服沉淀剂与待沉淀组分混合不均匀、沉淀颗粒粗细不等、杂质带入较多等缺点。首先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，预先造成一种十分均匀的体系；然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂

5、等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。实例：氢氧化铝制备在铝盐中加入尿素，均匀混合后，加热到363～373K，溶液中有如下反应：(NH4)2CO+3H2O=====2NH4++CO2+2OH－由于溶液中各处的尿素均匀地释放出OH－离子，于是，氢氧化铝沉淀可在整个体系内均匀地形成。均匀沉淀不限于利用中和反应，还可以利用酯类或其他有机物的水解、配合物的分解或氧化还原等方式来进行。均匀沉淀法常用的类似沉淀母体见下表：4、浸渍沉淀法浸渍沉淀法是在普通浸渍法的基础上辅以

6、沉淀法发展起来的一种新方法。待盐溶液浸渍操作完成之后，再加沉淀剂，而使待沉淀组分沉积在载体上。5、导晶沉淀法借助晶化导向剂(晶种)引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速而有效的方法。普遍用来制备以水玻璃为原料的高硅钠型分子筛，包括丝光沸石，Y型与X型合成分子筛。分子筛催化剂的晶形和结晶度至关重要，而利用结晶学中预加少量晶种引导结晶快速完整形成的规律，可简便有效地解决这一难题。6、超均匀沉淀法基本原理是将沉淀操作分成两步进行:首先制成盐溶液悬浮层，将该悬浮层（一般是2～3层）立即瞬间混合成为过饱和均匀溶液；然后

7、由过饱和溶液得到超均匀的沉淀物。两步操作之间所需的时间，随溶液中的组分及其浓度而不同。常需数秒或数分钟，少数情况下也有用数小时。该时间是沉淀的引发期。在此期间，所得超饱和溶液处于不稳定状态，直到形成沉淀的晶核为止。瞬间立即混合是本法的关键操作，可防止形成不均匀的沉淀。实例：用超均匀共沉淀法制备硅酸镍化剂先将硅酸钠溶液(密度为1.3g／cm3)放入混和器，再将20％的硝酸钠溶液(密度为1.2g／cm3)慢慢倒至硅酸钠溶液之上，最后将含有硝酸镍和硝酸的溶液(密度为1.1g／cm3)慢慢倒于硝酸钠溶独之上。立即

8、开动搅拌机，使其成为超饱和溶液。放置数分钟至几小时，便能形成超均匀的水凝胶式胶冻。分出水凝胶后经水洗、干燥和焙烧即得所需催化剂。7、凝胶法凝胶与沉淀在化学性质上是密切相关的过程，但在产品的物理性质上则有很大区别。沉淀过程中得到的是晶形沉淀。凝胶过程中得到的是体积庞大、疏松、含水较多的非晶形沉淀。它实际上是一些胶体粒子互相凝结、固化而形成的立体网络结构，经脱水后就可得到多孔性大表面的固体。凝胶法特别适用于主要成分是氧化铝或二氧化