沉淀法催化剂制备

生成速率 > 长大速率 溶液的过饱和度迅速下降，晶核迅速聚集成细小 的无定形颗粒，得到非晶形沉淀，胶体。 长大速率 > 生成速率
成为颗粒较大的晶形沉淀。
沉淀的老化 沉淀反应结束，沉淀物与溶液在一定的条件 下接触一段时间，称为沉淀的老化。 ① 沉淀经老化，可形成颗粒大小较为均一的 晶体；同时，相应的孔隙结构和表面积也发生相 应的变化。 ② 晶体表面吸附的杂质可转入溶液； ③ 沉淀由非稳定的结构转为稳定的结构。
逆加法：
金属盐溶液加到沉淀剂中，沉淀过程pH变量
并加法：
盐溶液和沉淀剂按比例加到沉淀槽中，工艺操 作稳定。
3、沉淀法类型
单组分沉淀法
沉淀剂与一种待沉淀组分溶液作用以制备单 一组分沉淀物。
多组分共沉淀法 将催化剂所需的两种或两种以上组分 同时沉淀的一种方法。 为了避免各个组分分步沉淀，各金属 盐溶液，沉淀剂浓度，介质 pH 值及其它条 件必须同时满足各个组分一起沉淀的要求。
晶核生成速率和长大速率都与溶液中C，C*的数值有关
② 温度的影响
低温：溶液过饱和度增 加，有利晶核生成，但 不利晶核长大。但温度 太低，溶质分子能量很 低，晶核生成速率也很 低。 高温：溶液过饱和度下 降，同时由于溶质分子 动能增加过快，不利形 成稳定的晶核，速率下 降。
温度
温度对晶核生成速率的影响
1、沉淀过程和沉淀剂的选择
沉淀生成的沉淀物是催化剂或载体的“前驱物”， 对所得催化剂的活性、选择性、寿命和强度有很大影 响。 沉淀过程：① 晶核的生成；② 晶核的长大。
①晶核的生成
溶液达到一定的饱和度后，生成固相的速度大于 固相溶解的速率。瞬间生成大量的晶核。 晶核生成速率：N = k(C－C*)m
N：单位时间单位体积溶液中生成的晶核数；m=3~4;
C: 溶质在过饱和溶液中的浓度；C*：溶质的饱和浓度。
t
晶核生成数目(N) 和时间t 的关系
诱导期 ti
t
晶粒生成体积(V)和时间t 的关系
②晶核的长大 溶质分子在溶液中扩散到晶核表面，晶核继续长 大成为晶体。
晶核生成和长大速率决定沉淀的类型
c. 形成的沉淀wenku.baidu.com解度要小
沉淀反应完全，原料消耗少。(对Cu、Ni、Ag、 Pt 等贵金属很重要)
d. 沉淀剂必须无毒
e. 尽可能使用易于分解挥发的沉淀剂。
常用沉淀剂
a. 氨气、氨水和氨盐 (NH4)2CO3， (NH4)2SO4，CH3COONH4， (NH4)2C2O4· H2O等 b. 碱类 NH4OH，NaOH，KOH等 c. 碳酸盐(NH4)2CO3，Na2CO3，CO2等 d. 有机酸 CH3COOH，C2O4H2 等
③ pH值影响
为了保证颗粒均一性，必须保持pH值相对稳定。
例：
pH ＜ 7 Al2O3 ·mH2O 无定形胶体
α–Al2O3· H2O 针状胶体
Al3+
+
OH－
pH = 9 pH ＞ 10
β– Al2O3 ·nH2O 球状结晶
④ 加料顺序的影响
顺加法：
沉淀剂加到金属盐溶液中。当有几种金属盐溶 液需要沉淀且溶度积不同时，易产生先后沉淀。
镁铝水滑石(MgAlHT)的制备
A:NaOH溶液 B:Mg2+Al3+硝酸盐溶液 陈化 60℃ 18 h 洗涤 pH≈7 干燥 镁铝水滑石 100℃
Na2CO3溶液
pH9-10
谢谢
2、影响沉淀的因素
① 浓度的影响
晶核生成速率 N = k (C - C*)m 晶核长大速率 晶核长大过程： a) 溶质分子首先扩散通过液-固界面滞流层； b) 表面反应。
分子扩散速率: dm/dt = kdA(C – C’)（湍流）
表面反应: dm/dt = k’A(C’ - C*) （温度）
催化剂制备 -----沉淀法
刘 胜 2014.12.5
沉淀剂
金属 盐溶液
成型 研磨 焙烧 干燥 洗涤
沉淀
活 化
催化剂
沉淀法
•
借助沉淀反应，用沉淀剂 (如碱类物质)
将可溶性的催化剂组分 (金属盐类水溶液) 转化为难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、 焙烧、成型等工序制得成品催化剂。
•
这是制备固体催化剂最常用的方法之一， 广泛用于制备高含量的非贵金属、金属氧化 物催化剂或催化剂载体。
沉淀剂的选择
选择原则
a.沉淀物便于洗涤和过滤
尽量选用能形成晶形的沉淀剂。晶形沉淀夹 带的杂质也较少。
盐类沉淀剂如: (NH4)2CO3、Na2CO3原则上可 形成晶形沉淀；而碱类沉淀剂一般都会生成非 晶形沉淀。
b. 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，洗涤脱除性好。