沉淀法制备催化剂

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1、沉淀法制备催化剂浙江工业大学化材学院催化剂制备——沉淀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——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沉淀法的生产流程沉淀的形成(1)晶核的生成(2)晶核的长大晶核的生成均相成核：当溶液呈过饱和状态时，构晶离子由于静电作用，通过缔合而自发形成晶核的作用。例BaSO4晶核的生成一般认为就是在过饱和溶液中，Ba2+与SO42-首先缔合为Ba2+SO42-离子对，然后再进一步结合Ba2+及SO42-而形成离子群，当离子

2、群大到一定程度时便形成晶核。异相成核：则是溶液中的微粒等外来杂质作为晶种诱导沉淀形成的作用，例如，由化学纯试剂所配制的溶液每毫升大概至少有10个不溶性的微粒，它们就能起到晶核的作用。这种异相成核作用在沉淀形成的过程中总是存在的。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，最后形成沉淀微粒。聚集相对速度:即构晶离子聚集成晶核，进一步积聚成沉淀微粒的速率,也就是晶核生成速率。定向速率:即在聚集的同时，构晶离子按一定顺序在晶核上进行定向排列的速率，既是晶核长大速率。晶核的长大晶核的生成速率晶核的长大速率单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数C:溶质的过

3、饱和浓度C*:溶质的饱和浓度，K，K’：为常数，与沉淀的性质，温度等有关。单位时间内沉积的固体量晶核生成速率>>晶核长大速率：离子很快聚集成大量晶核，溶液的过饱和度迅速下降，溶液中没有更多的离子聚集到晶核上，于是晶核就迅速聚集成细小的无定形颗粒，得到非晶形沉淀，甚至是胶体晶核长大速率>>晶核生成速率：溶液中最初形成的晶核不多，有较多的离子以晶核为中心，按一定的晶格定向排列而成为颗粒较大的晶形沉淀晶核的长大——沉淀的类型金属盐类和沉淀剂的选择金属盐类的选择沉淀剂的选择选择原则：不能引入有害杂质—沉淀剂要易分解挥发沉淀剂溶解度要大—提高阴离子的浓度，沉淀完全；被沉淀物吸附量少，易洗涤

4、除去沉淀物溶解度要小—沉淀完全，适用于Cu、Ni、Ag、Mo等较贵金属沉淀要易过滤和洗涤—尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂（盐类）沉淀剂必须无毒，不会造成环境污染硝酸盐—非贵金属盐的首选硫酸盐、有机酸盐、金属复盐常用沉淀剂：碱类：氨水、NaOH、KOH碳酸盐：(NH4)2CO3、Na2CO3、CO2有机酸：CH3COOH、H2C2O4CH3COONH4(NH4)2C2O4影响沉淀的因素溶液的浓度晶核生成速率：晶核长大速率：生成速率或长大速率溶液过饱和度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小结论：晶形沉淀应在稀溶液中进行（稀溶液中更有利于晶核长大）过饱和度不太大时（S=1.5-

5、2.0）可得到完整结晶过饱和度较大时，结晶速率很快，易产生错位和晶格缺陷，但也易包藏杂质、晶粒较小沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓非晶形沉淀应在较浓溶液中进行，沉淀剂应在搅拌下迅速加入温度结论：晶核生成速率、长大速率存在极大值（晶核生成速率最大时的温度比晶核长大速率最大时的温度低得多）低温有利于晶核生成，不利于晶核长大，一般得到细小颗粒晶形沉淀应在较热溶液中进行，并且热溶液中沉淀吸附杂质少、沉淀时间短（一般70-80oC）生成速率或长大速率温度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小pH值同一物质在不同pH值下沉淀可能得到不同的晶形Al3++OH－Al2O3·mH2

6、O无定形胶体α-Al2O3·H2O针状胶体β-Al2O3·nH2O球状晶体pH=9pH>10pH<7为了保证沉淀颗粒的均一性、均匀性，pH值必须保持相对稳定加料方式顺加法：沉淀剂加入到金属盐溶液中逆加法：金属盐溶液加入到沉淀剂中并加法：金属盐溶液和沉淀剂按比例同时并流加到沉淀槽中pH多组分先后沉淀沉淀不均匀pH多组分同时沉淀沉淀均匀pH稳定多组分同时沉淀沉淀均匀搅拌强度1.搅拌强度大，液体分布均匀，但沉淀粒子可能被搅浆打碎；搅拌强度小，液体不能混合均匀2.晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓3.非晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下迅速加入沉淀影响因素复杂。

7、在实际操作中，应根据催化剂性能对结构的不同要求，选择合适的沉淀条件，控制沉淀的类型和晶粒大小，以便得到预定的结构和理想的催化性能——沉淀法制备催化剂的研究重点沉淀法的分类单组分沉淀法溶液中只有一种金属盐与沉淀剂作用，形成单一组分沉淀物例：氧化铝的制备酸法：Al3++OH-Al2O3·nH2O碱法：AlO2-+H3O+Al2O3·nH2O注意：1.对于两性物质，pH过高，沉淀会重新溶解2.氨水作沉淀剂时，氨浓度过高形成配离子，沉淀溶解3.(NH4)2CO3、Na2CO3作沉