催化剂常用制备方法
催化剂的制备方法与成型技术简汇
催化剂的制备方法与成型技术简汇催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。
制备催化剂的方法和成型技术有很多种,下面将对其中的几种方法进行简要介绍。
一、沉积法沉积法是一种将活性物质沉积在惰性载体表面的制备方法。
常用的沉积方法有浸渍法、喷涂法、浸涂法和胶体分散法等。
浸渍法是将载体浸泡在溶液中或涂覆溶液于载体上,使溶液中的活性物质被吸附在载体表面。
喷涂法是将溶液或悬浮液喷雾到载体表面,使活性物质均匀分布在载体上。
浸涂法是将活性物质直接浸涂到载体表面,形成厚度均匀的涂层。
胶体分散法是通过胶体分散剂将活性物质分散在溶剂中,然后将溶剂蒸发使活性物质沉积在载体表面。
二、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种利用溶胶凝胶化学反应将活性物质沉淀在载体表面的制备方法。
首先将一种或多种金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中,形成溶胶。
然后通过加入沉淀剂、酸性或碱性物质,使溶胶逐渐凝胶化为凝胶。
最后通过热处理或其他方法将凝胶转化为坚硬的复合材料。
三、热分解法热分解法是利用热分解反应将金属有机物转化为金属颗粒的制备方法。
首先将金属有机化合物溶解在溶剂中,然后通过加热使其发生热分解反应,生成金属颗粒。
最后将金属颗粒与载体混合并经过处理,得到催化剂。
四、物理吸附法物理吸附法是利用物理相互作用力将活性物质吸附在载体表面的制备方法。
常见的物理吸附方法有气相吸附、液相吸附和固相吸附等。
气相吸附是将活性物质蒸发或加热生成气体,然后将气体吸附到载体表面。
液相吸附是将活性物质溶解在溶剂中,将溶液浸泡到载体中,使溶质被吸附到载体表面。
固相吸附是将活性物质粉末均匀覆盖在载体表面,通过物理吸附力使活性物质吸附在载体上。
成型技术常用的有压制法、浇注法和喷涂法等。
压制法是将混合活性物质和载体的粉末通过压制设备进行压缩,形成规定形状和尺寸的催化剂块。
浇注法是将活性物质和载体的混合物溶解在溶剂中,然后将溶液倒入制模器中,通过凝固、干燥等过程形成坚硬的催化剂块。
喷涂法是将活性物质和载体的混合物溶解在溶剂中,然后通过喷枪将溶液喷到基底上,形成均匀的涂层。
化学反应中催化剂的制备方法
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
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。
催化剂制备方法
浸渍法的影响因素: 1)盐浓度:
➢ 活性组分金属的易溶盐 —— 硝酸盐、铵盐、有机 酸盐(乙酸盐、乳酸盐)
➢ 浸渍液浓度:
催化剂中活性组分含量(以氧化物计)
a VpC 100% 1 VpC
载体比孔容,ml/g 浸渍液浓度(以氧化物计),g/ml
2)浸渍时间: t=2η/δx x2/r
渗透时间与粘度系数、表面张力、孔径 和粒度有关
Al2O3·nH2O
(2)共沉淀法
共沉淀法是将催化剂所需的两个或两 个以上组分同时沉淀的一个方法。
注意:
各金属盐、沉淀剂浓度、介质pH值、 加料方式等条件件必须满足各个组分同 时沉淀的要求
共沉淀时是否可形成复合碳酸盐的金属
金属
Al
Mg
Ca
Zn
Cu
是
否
否
是
Fe
是
是
否
否
Ni
是
是
否
否
Zn
是
否
否
×
Mg
二、沉淀法制备催化剂举例
1.Al2O3的制备(单组分沉淀剂)
多数情况下都是先制备氧化铝的水合物, 然后将其转化为Al2O3。水合氧化铝一 般有四种:α-Al2O3.3H2O-水氧铝αAl2O3.H2O-水软铝石、βAl2O3.3H2O-拜尔石、βAl2O3.H2O-水硬铝石。
A、α-Al2O3.H2O的制备
在交换过程中,根据交换离子的种类和 交换度的不同,需要注意交换温度、交 换浓度等因素。
分子筛上的离子交换过程:
分子筛的化学组成:
Mn+·[(Al2O3)p·(SiO2)q]·wH2O M 是n价碱金属、碱土金属阳离子,特 别是钠离子。p, q, w分别是氧化硅、氧 化铝、结晶水的分子数。通过改变这些 变数和分子筛晶胞内四面体的排列组合 (链状、层状、多面体等)可以衍生各 种类型分子筛。
催化剂常用制备方法
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。
+
Sperical M icelles
+
+
+
+
+
Rod-like M icelles
Hexagonal Phase
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Lam ellar Phase
(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
Self-Assem bling of Surfactant
工业催化剂的制造方法
工业催化剂的制造方法一、物理法制备催化剂:物理法制备催化剂主要是通过物理方法将催化剂的活性组分载在载体上,常见的物理法制备催化剂的方法有:1.吸附法:将活性组分通过吸附作用附着在载体表面上,常用的载体有活性炭、硅胶等。
这种方法简单易行,但活性组分容易脱落,催化剂的活性和稳定性较差。
2.离子交换法:将带正或负电荷的活性组分通过离子交换作用固定在载体上,常用的载体有氧化铝、硅胶等。
这种方法制备的催化剂活性高、稳定性好,但生产成本较高。
3.沉淀法:将活性组分通过溶液浸渍或浸渍法在载体上形成固体颗粒,然后经过干燥、煅烧等步骤得到催化剂。
这种方法制备的催化剂具有较好的活性和选择性,但颗粒尺寸大小不均匀。
二、化学法制备催化剂:化学法制备催化剂是指通过化学反应合成催化剂的方法,常见的化学法制备催化剂的方法有:1.沉淀法:通过溶液中的沉淀反应得到催化剂的前驱体,然后通过进一步处理得到催化剂。
这种方法制备的催化剂纯度高,结构稳定,但制备过程复杂,需要控制多个参数。
2.水热合成法:利用高温高压的水热条件下,将催化剂的前驱体和其它添加剂反应生成催化剂。
这种方法可以得到具有特殊结构和性能的催化剂,适用于制备金属氧化物等催化剂。
3.溶胶-凝胶法:将催化剂的前驱物通过溶解、水解和凝胶化等步骤制备成溶胶-凝胶体系,然后经过干燥和煅烧等步骤得到催化剂。
这种方法制备的催化剂纯度高,结构可控,但制备过程较长。
综上所述,工业催化剂的制备方法包括物理法和化学法。
物理法主要是通过物理方法将活性组分载在载体上;化学法主要是通过化学反应合成催化剂。
不同的制备方法适用于不同类型的催化剂,制备过程中需要控制多个参数以获得高活性和选择性的催化剂。
催化剂的制备经典方法[
六、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
– 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
二、催化化学又一门综合的科学
催化化学是在漫长的历史发展过程中,从许多别的学科, 包括物理学、生物学以及化学各分支学科中吸取了大量 的成就的基础上发展起来的一门边缘科学。
催化剂的制备
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。
催化剂的一般制备方法
五、工业用催化剂的成型
• 催化剂必须有一个预先确定的形状(球型、条 型、微球型、蜂窝型等)和大小,而形状和大 小则取决于催化剂的用途和使用催化剂的反应 器类型。并且,催化剂颗粒形状对其活性、选 择性、强度、阻力、传热等有影响。
• 催化剂形状的不同类型及其相应的应用情况
反应器类型 形状 颗粒 丸粒 固定床反应器 球 球 d=1-5mm d=20-100μm 固定床反应器 固定床反应器,浆态床反 应器,提升管反应器 大小 d=1-20mm d=1-50mm 反应器类型 固定床反应器 形状 大小 挤条 d=1-5mm L=330mm 压片 d=310mm h=3-
• 不同制备方法,成分、用量相同,但催化 剂的性能可能不同 – 沉淀法 – 浸渍法 – 混合法 – 离子交换法
一、沉淀法
沉淀法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,干燥后,即得催化剂。
金属盐溶液 NaOH(Na2CO3)
沉淀
洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型 催化剂
化学催化剂的制备与应用
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。
催化剂的制备方法
• • •
•
• •
• 超临界技术 • 超临界:物质处于临界温度和临界压力之上的状态。超临界态 兼有固体和液体的性质。用于干燥、萃取、气凝胶制备。 • 催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位,现在几乎有半 数以上的化工产品,在生产过程里都采用催化剂。例如,合成氨生产 采用铁催化剂,硫酸生产采用钒催化剂,乙烯的聚合以及用丁二烯制 橡胶等三大合成材料的生产中,都采用不同的催化剂。所以催化剂还 有很大的发展空间,将给我们的生活带来更多的惊喜。 • 微乳液法 • 微乳液技术是一种全新的技术,它是由Hoar和Schulman于1943 年发现的,并于1959年将油-水-表面活性剂-助表面活性剂形成的均 相体系正式定名为微乳液(microemulsion)根据表面活性剂性质和 微乳液组成的不同,微乳液可呈现为水包油和油包水两种类型。 • 特点:微乳液是热力学稳定体系;尺寸在10-100nm之间;透明或 半透明
3.滚涂法
• 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
4.喷雾蒸干法
• 用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。如间二 甲苯流化床氨化氧化制间二甲腈催化剂的制造,先将给定浓度和体积 的偏钒酸盐和铬盐水溶液充分混合,再与定量新制的硅凝胶混合,泵入 喷雾干燥器内,经喷头雾化后,水分在热气流作用下蒸干,物料形成 微球催化剂,从喷雾干燥器底部连续引出。
• 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:
简述催化剂成型的常用方法
催化剂成型的常用方法催化剂成型的重要性催化剂是促进化学反应的物质,它们在化学工业中起着至关重要的作用。
催化剂的性能与其成型方法密切相关,良好的成型方法能够提高催化剂的活性、选择性和稳定性,从而提高反应的效率和产物纯度。
催化剂成型的常用方法催化剂成型涉及多种方法,下面将介绍其中常见的几种方法。
1. 浸渍法浸渍法是最常见的催化剂成型方法之一。
该方法通过将催化剂的载体浸渍于含有所需金属或化合物的溶液中,使其吸附或沉积在载体上。
然后,通过烘干和煅烧等处理,使金属或化合物转化为活性催化剂。
浸渍法的优点是操作简便,适用于各种载体和催化剂的制备。
同时,该方法能够控制催化剂的负载量和分散度,从而调控催化剂的性能。
2. 共沉淀法共沉淀法是一种将催化剂活性成分以沉淀形式沉淀到载体上的方法。
通常,将金属盐和沉淀剂在一定条件下共沉淀,得到催化剂的前驱体。
然后,通过热处理等方法,将前驱体转化为活性催化剂。
共沉淀法能够制备高度分散和均匀负载的催化剂,且对载体的要求较低。
然而,该方法对操作条件和前驱体的选择较为敏感,需要进行精确控制。
3. 模板法模板法是一种利用模板的形状和孔道结构来制备催化剂的方法。
常见的模板包括胶体微球、纳米颗粒和多孔材料。
模板法通过将催化剂活性成分沉积到模板上,并进行热处理,使得模板燃烧或溶解,最终得到具有特定结构和孔道的催化剂。
模板法能够制备高度有序和可控结构的催化剂,可用于合成纳米材料和高效催化剂。
然而,该方法的模板选择和模板去除过程需要一定的技术和设备支持。
催化剂成型的关键因素催化剂成型过程中,需要考虑的关键因素包括催化剂活性成分的选择、载体的选择、成型方法的控制和后续处理等。
1. 催化剂活性成分的选择催化剂活性成分的选择是催化剂成型的关键一步。
活性成分的选择应基于所需反应的特性和机理。
常见的活性成分包括过渡金属、贵金属和酸碱等。
2. 载体的选择载体作为催化剂的基底,对催化剂的性能起着重要影响。
常用的载体材料包括活性炭、氧化物、介孔材料等。
催化剂制备方法
催化剂制备⽅法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。
催化剂制备方法大全
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。
化学实验中的催化剂合成
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
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
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。
催化剂的八种制造方法
催化剂的八种制造方法催化剂是一种能够加速化学反应速度、降低活化能、提高反应选择性和控制反应产物的物质。
催化剂的制造方法多种多样,下面介绍八种常见的催化剂制造方法。
1.沉淀法:沉淀法是最常见的催化剂制备方法之一、先将金属离子溶液和沉淀剂混合,形成沉淀物,然后进行过滤、洗涤和干燥等步骤,最后得到催化剂。
这种方法制备的催化剂具有较高的比表面积和孔隙结构,适用于液相反应和气相反应。
2.水热法:水热法是在高温高压下进行反应的一种方法,常用于金属氧化物的制备。
通过将金属盐和其他配体混合后在高温高压水溶液中反应,可以形成纳米级的催化剂颗粒。
3.溶胶凝胶法:溶胶凝胶法是通过混合溶胶和凝胶溶液,然后将其干燥和煅烧得到催化剂。
这种方法制备的催化剂可以具有较高的均一性和比表面积。
4.气相沉积法:气相沉积法是一种将气体中的金属化合物沉积在基体上的制备方法。
常用的气相沉积方法有化学气相沉积法和物理气相沉积法。
5.离子交换法:离子交换法是通过将固体催化剂放置在含有目标离子的溶液中,利用离子交换反应将目标离子固定到催化剂上,然后进行洗涤和干燥得到催化剂。
6.真空蒸发法:真空蒸发法是一种将金属蒸发到基体上形成薄膜的制备方法。
通过在真空环境下加热金属源,使其蒸发并在基体上沉积。
7.化学还原法:化学还原法是一种通过还原剂将金属离子还原成金属的制备方法。
通常采用类似硼氢化钠、甲醇等还原剂将金属离子还原成金属,然后通过过滤和洗涤等步骤得到催化剂。
8.活性炭负载法:活性炭负载法是将金属催化剂负载在活性炭上的制备方法。
通过将金属催化剂溶解于溶剂中后,与活性炭进行浸渍和干燥等步骤,催化剂分散在活性炭上。
以上是八种常见的催化剂制备方法,不同的方法适用于不同的催化剂和反应体系。
催化剂的制备方法对催化剂的结构和性能有重要影响,因此在制备过程中需要根据具体需求选择合适的制备方法。
催化剂常用制备方法
• 沉淀法 • 溶胶-凝胶法 • 微乳液法 • 热解法 • 其他制备方法
01
沉淀法
直接沉淀法
总结词
通过直接反应在溶液中产生沉淀物的方法。
详细描述
直接沉淀法是在适当的条件下,使所需的沉淀组分直接从溶液中析出,经过滤、分离、洗涤、干燥或煅烧等工序, 最后得到催化剂的方法。该方法操作简单,对设备要求不高,常用于制备一些简单无机盐类的催化剂。
02
溶胶-凝胶法
金属醇盐法
原理
金属醇盐在一定条件下水解,生成金 属氧化物或氢氧化物,再经缩聚形成 凝胶,最后经过热处理得到催化剂。
优点
应用
广泛应用于氧化物催化剂、分子筛催 化剂等制备。
可控制催化剂的粒径和比表面积,制 备条件温和,适用于多种金属的制备。
金属氧酸盐法
原理
金属氧酸盐在一定条件下分解,生成金属氧化物 或氢氧化物,再经过热处理得到催化剂。
和性质的催化剂。
水包油型微乳液法
要点一
总结词
通过将水性物质、油性物质和表面活性剂混合,形成水包 油型微乳液,进而制备催化剂的方法。
要点二
详细描述
水包油型微乳液法与油包水型微乳液法类似,只不过分散 相和连续相的组成相反。通过将水性物质、油性物质和表 面活性剂混合,形成水包油型微乳液。在水包油型微乳液 中,水性物质作为分散相被油性物质和表面活性剂形成的 连续相所包裹。同样地,通过控制微乳液的组分和制备条 件,可以获得具有特定形貌和性质的催化剂。
05
其他制备方法
超临界流体法
总结词
高效、环保的制备方法
VS
详细描述
超临界流体法是一种在超临界状态下制备 催化剂的方法,具有高效、环保的优点。 该方法利用超临界流体的特殊性质,实现 对催化剂的形貌、结构和性能的有效调控 ,广泛应用于工业催化过程。
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➢ pH值为某一特定值下,粒子带正负电荷相等,即不带电,或称带零点 电荷(ZPC),此状态称为等电点状态;
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
❖ 氧化物的等电点可预测它对某种离子的吸附能力并大致估计浸渍液 的pH值范围。
4.1.3 浸渍液浓度
➢ 浓度过高,活性组分在孔内分布不均匀,易得到较粗的金属颗粒 且粒径分布不均匀;
➢ 浓度过低,一次浸渍达不到要求,必须多次浸渍,费时费力; ➢ 当要求负载量低于饱和吸附量,应采用稀浓度浸渍液浸渍,并延
长浸渍时间或使用竞争吸附剂,使吸附的活性组分均匀分布;
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活性炭 硅藻土
浮石 活性白土 炭纤维
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2.1 载体的选择与预处理
载体的选择因反应不同而异:
如,乙烯精制去除少量乙炔(加氢): Pd / -Al2O3
对等电点极小的酸性氧化物,可选用浸渍液pH>1及阳离子配合物作 活性组分的前体;
对等电点较大的酸性氧化物,可选用阴离子配合物溶液作浸渍液; Al2O3为两性氧化物,可选用pH<8和阴离子络合物溶液或pH>8和阳离
子络合物溶液作吸附剂;
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4.4 竞争吸附剂的影响
9
催化剂
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.1 浸渍液性质的影响
浸渍液的配制
➢ 活性组分金属的易溶盐 —— 硝酸盐、铵盐、有机酸盐(乙酸盐等); ➢ 浸渍液浓度(取决于所要求的活性组分负载量):
催化剂中活性组分含量(以氧化物计)
a VpC 100% 1 VpC
载体比孔容,ml/g
4.2.2 载体的吸附性质
氧化物对金属络离子的吸附决定于以下参数: 氧化物的等电点 浸渍液的pH值 金属络离子的性质
氧化物载体在水溶液中其表面能极化带电,粒子所带 电荷性质决定于所在溶液的pH值,以S-OH代表粒子表面吸 附剂;
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4.3 载体预处理的影响
载体的预处理
焙烧 处理
水泡 处理
抽真空 处理
化学改性 处理
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
氧化铝的焙烧
❖ 焙烧处理
通过微晶烧结,提高机械强度; 除去载体中易挥发组分形成稳定结构; 使载体获得一定的晶型、晶粒大小、孔
11
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.1.2 浸渍液所用溶剂
浸渍液溶剂多采用去离子水,但当载体成分容易在水溶液中洗提出来时, 或者是要负载的活性组分难溶于水时,就需使用醇类或烃类等溶剂。
由于不同载体的亲疏水性不同,不同溶剂的极性也不同,所以当使用不同 类型的溶剂时,所制备的催化剂上活性组分的分布就不同。
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4
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
浸渍法
优点
➢载体形状尺寸已确定, 载体具有合适比表面、孔 径、强度、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;
未处理
0.216
51
20%HNO370oC 处理 2h
0.886
87
40%HNO370oC 处理 2h
1.621
125
10%HNO340oC 处理 2h
1.295
103
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
13
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2 载体性质的影响
载体的一般要求:
➢ 机械强度高;
常用载体:
➢ 合适的颗粒形状与尺寸、适宜的表面积、 孔结构等;
氧化铝 硅胶
➢ 耐热性好;
分子筛
➢ 导热性能良好(针对强放/吸热反应); ➢ 足够的吸水性; ➢ 载体为惰性,与浸渍液不发生化学反应; ➢ 不含催化剂毒物和导致副反应发生的物质; ➢ 原料易得,制备简单,无污染;
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
H+AB+OH-
- - --
-
++ ++
+
+
++
-
+ -
++ -
-
-
+
+ +
--
+ +
-+
+ -
+ --
+
-+
+
-
-+ ++
➢ 在酸性介质中,S-OH+H+A-↔S-OH2+ +A-,按双电层理论,粒子带正电
,其周围为带负电的反离子扩散层;
➢ 在碱性介质中,S-OH+B+OH-↔S-O-B++H2O,按双电层理论,粒子带负 电,其周围为带正电的反离子扩散层;
6
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
三、活性组分的不均匀分布
活性组分分布类型的选择(取决于催化反应宏观动力学) :
均匀型 Uniform
蛋壳型 Egg-shell
蛋白型
蛋黄型
Egg-white Egg-Yolk
Active phase/Support
Support
适用于反应受 适用于反应受 动力学控制 外扩散控制
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
四、制备催化剂的影响因素
载体 性质
竞争 吸附剂
浸渍液 性质
影响 因素
浸渍 条件
载体 预处理
浸渍后 热处理
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溶剂 水 丙酮
表4-1 溶剂对活性组分在载体上分布的影响
H2PtCl6/γ-Al2O3 均匀分布
“蛋壳”型分布
H2PtCl6/活性炭 “蛋壳”型分布
均匀分布
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
adsorption
由于表面张力的作用而
产生毛细管压力,使液
Adsorption/desorption + diffusion
diffusion adsorption
体渗透到毛细管内部; ➢ 活性组分在孔内扩散及
Drying
evaporation
在载体表面吸附;
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对载体的要求: ➢ 低比表面积、大孔径
(使乙炔加氢产物乙烯尽快脱离催化剂表面)
➢ 无酸性(防止烯、炔的聚合反应,延长催化剂寿命)
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
一、浸渍法概述
载体(如Al2O3)的沉淀 载体的成型
—— 广泛用于制备负载型催化剂
(尤其负载型金属催化剂)
载体的预处理
用活性组份溶液浸渍
干燥 焙烧分解
负载型金属催化剂
活化(还原)
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2.3 载体的孔结构
孔容 孔半径
比表面积
扩散 活性组分
催化剂
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
1.什么是传统机械按键设计?
3
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
浸渍法(impregnation)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载体的表面,当浸渍平 衡后,将剩下的液体除去,再进行干燥、焙烧、活化等即可 制得催化剂。