第10章工业催化剂的制备与使用ppt课件.ppt

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1、第十章工业催化剂的制备与使用第十章工业催化剂的制备与使用工业催化剂要求活性高、选择性好，在使用条件下稳定、具有良好的热稳定性、机械稳定性和抗毒性能且价格低廉。催化剂的活性、选择性和稳定性与其化学组成和物理性质都有关系。催化剂的制备许多时候仍然靠“经验”和“技艺”，大多数工业催化剂的生产在专门的生产厂内进行。2021/9/18210-1工业催化剂的制备催化剂制备方法的选择：选定催化剂主要活性成分和次要活性成分催化剂制备准备载体的选择制成催化剂中间体洗净干燥成型烧成制成催化剂2021/9/1831.沉淀法沉淀法

2、的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥、焙烧、成型后，即得催化剂。沉淀作用是沉淀法制备催化剂过程中的第一步，也是最重要的一步，它给予催化剂基本的催化属性。沉淀物实际上是催化剂或载体的“前驱物”，对所得催化剂的活性、寿命和强度有很大影响。10-1工业催化剂的制备2021/9/1841.沉淀法（1）沉淀剂的选择①尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用沉淀剂有氨气、氨水和铵盐，还有二氧化碳,碳酸盐和碱类以及尿素等。最常用的沉淀剂

3、是氢氧化铵和碳酸铵等；②形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀；③沉淀剂的溶解度要大一些；④形成的沉淀的溶解度要小，沉淀较完全；⑤沉淀剂不应造成环境污染。10-1工业催化剂的制备2021/9/1851.沉淀法（2）溶液浓度的影响溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓度超过饱和浓度。10-1工业催化剂的制备溶液的饱和度溶液的过饱和度C：溶液浓度C*：溶液饱和浓度2021/9/1861.沉淀法（2）溶液浓度的影响①晶核的生成：沉淀过程要求溶液中的溶质分子或离

4、子进行碰撞，以便凝聚成晶体的微粒－晶核。这个过程称为晶核的生成或结晶中心的形成。溶液中生成晶核是产生新相的过程。单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数目N=k(C–C*)m，m值为34，k是晶核生成速率常数。②晶核的生长：晶核生成后更多的溶质分子或离子向晶核的表面扩散，使晶核长大的过程。晶核生长包括扩散和表面反应两步，先扩散至固液界面上，然后经表面反应进入晶格。10-1工业催化剂的制备2021/9/1871.沉淀法（2）溶液浓度的影响10-1工业催化剂的制备当扩散和表面反应达到平衡时D：溶质粒子扩散系数A：

5、晶体的表面积：溶液中滞留层厚度C’：界面浓度k’：表面反应速率常数晶核生长速率2021/9/1881.沉淀法（2）溶液浓度的影响10-1工业催化剂的制备实际的晶核生长速率n=12晶核生长速率晶核生成速率晶体大小沉淀应当在适当稀释的溶液中进行，这样有利于晶体的长大，也容易得到完整的晶体。在保持一定过饱和度的同时，还要主要避免局部过浓现象。2021/9/1891.沉淀法（3）沉淀温度当溶液中溶质数量一定时，温度高则过饱和度降低，使晶核生成的速率减小；温度低使溶液过饱和浓度增大，使晶核生成速率提高。一般温度与

6、晶核生成速率关系曲线存在极大值。晶核生成速率最大对应的温度低于晶核生长速率最大对应的温度，所以低温一般得到小颗粒。10-1工业催化剂的制备3033283383582021/9/18101.沉淀法（4）加料顺序加料顺序对沉淀物性质有较大影响。a.正加法：将沉淀剂加到金属盐类溶液中；b.倒加法：将盐类溶液加到沉淀剂中；c.并加法：将盐溶液和沉淀剂同时按比例加到中和沉淀槽中。加料顺序通过溶液pH值的变化而影响沉淀物的性质，通过影响沉淀物的结构而改变催化剂的活性，还影响粒径的分布。10-1工业催化剂的制备2021/

7、9/18111.沉淀法（4）加料顺序10-1工业催化剂的制备以Cu-ZnO-Cr2O3为例：正加法得到Cu的碳酸盐稳定，倒加法得到的易于分解为氧化铜；正加慢加得到催化剂的比表面较小，而其它方法得到比表面较大；正加慢加得到的粒子大且不均匀，其它方法能得到较均匀的沉淀颗粒。2021/9/18121.沉淀法（4）加料顺序10-1工业催化剂的制备2021/9/181310-1工业催化剂的制备摘要：用XRD、TG-DTG、TPR技术研究了不同加料方式对CuO/ZnO/Al2O3系催化剂前驱体物相组成及其结晶情况的影响

8、,用加压微反装置考察了催化剂合成甲醇反应活性。结果表明,加料方式对Cu2+形成的中间化合物的物相组成及结晶度影响显著,对Zn2+及Al3+的沉淀物相的影响很小。不同加料方式对催化剂前驱体物相组成及催化剂性能的影响主要是形成的初始前驱体中Cu的物相及结晶度不同。正加法主要形成Cu2(OH)3NO3,并流法主要形成无定形Cu2CO3(OH)2,后者与Zn5(CO3)2(OH)6相互作用转化为(Cu,Zn)2CO3(O