催化剂常用制备方法

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-Al2O3

Na2CO3 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