工业催化剂的制备与使用
催化剂在工业制备中的应用
催化剂在工业制备中的应用一、催化剂的基本概念催化剂是一种通过改变化学反应的反应速率、提高反应选择性、或降低反应活化能来促进化学反应进行的物质。
催化剂能够加速反应进程，但并没有被反应所消耗，也不会改变反应的末态，催化剂并不是反应的原料和产物。
催化剂广泛应用于各个领域，如化工、石油、医药等。
二、催化剂在有机合成化学中的应用有机合成化学是一种前沿的、高度复杂的领域。
催化剂在有机合成化学中具有广泛应用，可以加速反应、降低副反应的发生和反应条件的选择性等。
例如，在合成有机物的过程中，常使用催化剂如酸、碱、过渡金属等，以促进反应的进行。
此外，在医药领域中，催化剂也被广泛应用。
许多药物的生产都借助于催化剂来促进反应的进行。
催化剂的应用使得生产效率提高、产物纯度提高、反应利用率提高。
三、催化剂在石油化学领域的应用石油是目前最重要的化石能源之一，在石油化学领域催化剂的作用也是不可或缺的。
在石油化工过程中，许多催化剂如酸、碱、氧化剂、选择性催化剂等得到了广泛的应用。
例如在汽油催化裂解过程中，采用催化剂可以使裂解产物的质量提高、烯烃产物的选择性增大、烷基裂解的消耗减少。
在煤气化与合成氨生产中也有应用催化剂的情况。
这些过程采用催化剂可以使得反应过程得以快速进行，同时也可以改变反应的选择性。
四、催化剂在环境保护领域的应用催化剂在环境保护领域的应用越来越广泛。
例如，在汽车排放控制方面，采用催化剂可以使废气中的有害气体通过催化反应转化成无害的气体。
在工业废水处理中，也大量使用催化剂。
催化剂可以将工业废水中的有害物质转换为其他化合物，实现工业废水的净化。
催化剂使用量的减少、催化剂用于可再生能源的应用、催化剂用于清洁能源的应用将成为催化剂未来的研究重点。
五、结论催化剂是化学反应中不可或缺的组成部分，具有广泛的应用价值。
随着科学技术的不断发展，催化剂的应用范围也不断扩大。
未来，催化剂的研究将继续向着高效、低成本、绿色、环保等方向发展，为人类的生产生活带来更多的福音。
08 催化剂制备基本原理
催化剂制备方法的复杂性 催化剂是催化工艺的灵魂，制备方法很多，尽管原料和用量完全 相同，但所值得的催化剂性能可能有很大的差异。 制备过程比较复杂，许多微观因素较难控制，目前科学水平还不 足以说明催化剂的奥秘； 催化剂的生产技术高度保密，影响了制备理论的发展。制备方法 在一定程度上还处于半经验的探索阶段。
目前工业上使用的催化剂，大多数是固体催化剂，本章介绍 的催化剂制备，除特别指出者外，都限于此类型。 催化剂制备一般经过三个步骤： (1) 选择原料及原料溶液配制。选择原料必须考虑原料纯度( 尤其是毒物的最高限量)及催化剂制备过程中原料互相起化学作 用后的副产物(正、负离子)的分离或蒸发去除的难易。 (2) 通过诸如沉淀、共沉淀、浸溃、离子交换、化学交联中 的一种或几种方法，将原料转变为微粒大小、孔结构、相结构 、化学组成合乎要求的基体材料。 (3) 通过物理方法(诸如洗涤、过滤、干燥、再结晶、研磨、 成型)及化学方法(诸如分子间缩合、离子交换、加热分解、氧 化还原)把基体材料中的杂质去除，并转变为宏观结构、微观结 构以及表面化学状态都符合要求的成品。
负载型催化剂制备方法 浸渍法中最通常是把活性组分的金属盐水溶液添加到具有 所要求特性的载体中使其浸渍，然后干燥、煅烧、活化。 活性组分在孔内外的分散状态，与浸渍液的浓度，所加浸 渍液的体积与孔容的比率，浸渍方法与时间，干燥方法， 有无其它竞争吸附剂、杂质的存在等有关。
载体的选择
不同载体对镍催化剂也有明显的影响。已知下列催化剂中Ni 的比表面的顺序为：Ni-SiO2＞Ni-Al2O3＞Ni-SiO2-Al2O3，但 是这些催化剂对乙烷的加氢裂解的活性顺序为：Ni-Al2O3＞ Ni-SiO2＞Ni-SiO2-Al2O3，可见Ni-Al2O3活性较高的原因不是 比表面所引起，而可能是所提供的原子簇配位络合态不同。 在工业催化剂中，对高温或强放热反应，主要是要考虑催 化剂的耐热性，因而应选用载体的高温稳定相
催化剂培训材料培训课件PPT工业催化剂制备与使用
• 对沉淀剂选择有以下要求：
① 尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂
– 常用的沉淀剂有：
• 碱类(NH4OH、NaOH、KOH) • 碳酸盐[(NH4)2CO4、Na2CO4、CO2] • 有机酸(乙酸、草酸)等 • 最常用的是NH4OH和(NH4)2CO4，因为铵盐在洗涤和热处
涤、干燥、粉碎和机 械成型，最后经500℃ 焙烧活化得到 γ-Al2O3。
– 该法生产设备简单、 原料易得且产品质量 稳定。
② 碱中和法
• 将铝盐溶液[Al(NO3)3、AlCl3、 Al2(SO4)3等]用氨水或其它碱 液( NaOH、KOH、NH4OH ) 中和，得到水合氧化铝：
Al3+ + OH－ ==== Al2O3·nH2O↓
易洗涤。
④ 形成沉淀物的溶解度应小些
– 沉淀反应愈完全、原料消耗愈小;
• 对于贵金属尤为重要。
⑤ 无毒
– 不应使催化剂中毒或造成环境污染。
• 对金属盐类选择有以下要求：
– 一般选用硝酸盐的形式提供金属盐，硝酸根易于洗 脱或加热时分解而无残留。
– 而氯化物或硫化物残留在催化剂中，在使用时会呈 现H2S或HCl形式释放出来，致使催化剂中毒。
1、载体选择
• 浸渍法首先要选择合适载体，根据用途可选择 – 粉末状载体 – 成型载体
• 根据反应类型特点选择不同性质的载体
– 外扩散控制
不需比表面较大的载体；
– 内扩散控制
载体孔径不宜过小；
• 阻挡反应物分子进入孔道内部；
• 生成物返回气相受阻。
工业催化剂的制备浸渍法
在精细化学品生产中，浸渍法制备的催化剂可用于生产高纯度、高附加值的化学品，如香料、染料等 。
在环保领域的应用
废气处理
浸渍法制备的催化剂可用于处理工业废气中的有害物质，如硫化物、氮氧化物等，以减少空气污染。
废水处理
浸渍法制备的催化剂也可用于废水处理，通过催化氧化等技术手段，将废水中的有害物质转化为无害或低毒性的 物质。
对环境不友好
部分浸渍液可能含有有毒有害物质，对环境造成 一定污染。
05
浸渍法制备工业催化剂的未来发展
新材料与新技术的研究与应用
新型载体材料
研究具有优异物理和化学性能的新型载体材料，以 提高催化剂的活性和稳定性。
纳米技术
利用纳米技术制备纳米尺度的催化剂，以实现更高 效的催化反应。
表面改性技术
通过表面改性技术改善催化剂的表面性质，提高其 与载体的结合力和活性。
浸渍法的定义和原理
浸渍法是一种制备催化剂的方法，其基本原理是将活性组分 浸渍在载体上，通过物理或化学作用将活性组分固定在载体 表面，形成一层均匀的催化膜。
浸渍法的原理基于溶液的吸附和扩散作用，通过控制浸渍条 件，如温度、浓度、时间等，可以控制活性组分的负载量和 分布状态，从而影响催化剂的性能。
02
资源回收利用
实现催化剂的再生和循环利用 ，减少资源浪费和环境污染。
环境友好型催化剂
开发对环境友好的新型催化剂 ，降低生产过程中的环境污理
在一定温度下进行热处理，使活性组分在载体表面发生还原、分解、氧化等反 应，形成具有催化活性的物质。
后处理与产品表征
后处理
对催化剂进行洗涤、过滤、干燥等后处理操作，以提高催化剂的纯度和性能。
产品表征
工业催化剂的设计和制备
工业催化剂的设计和制备随着现代工业的发展，越来越多的化学反应需要催化剂的参与。
催化剂的作用是降低反应活化能，提高反应速率，从而使反应更加高效和经济。
因此，正确的催化剂的选择和设计，对于工业生产的质量和效率具有重要的影响。
本文将重点阐述工业催化剂的设计和制备的方法和技术。
一、催化剂的分类和应用催化剂广泛应用于化学、石油、煤化工、环境保护等领域。
按照性质分类，催化剂主要可分为酸性催化剂、碱性催化剂和氧化还原催化剂。
按照形态分为固定床催化剂、流态化催化剂和替代性催化剂等。
酸性催化剂一般用于裂解、酯交换、酰基化等有机合成反应中。
碱性催化剂则主要用于酯化、酰胺化、烷基化等反应，而氧化还原催化剂则适用于氧化、还原、脱氢、羰基化等反应。
固定床催化剂在工业生产中广泛应用。
例如，用于合成苯乙烯的催化剂是以氯化铝为主，将其催化合成苯乙烯。
对于氧化剂来说，固定床催化剂也应用得很多。
以铵金属盐为主，用于制备硝酸和氰化物等化合物。
二、催化剂的设计原则催化剂设计是一个复杂的过程，需要考虑许多方面的因素。
催化剂设计的原则主要有以下几点:1.选择适当的活性成分活性组分是催化剂的核心，应该根据反应物质的性质和反应类型的特点来选择适当的活性成分。
常见的活性成分包括钯、铂、铜、镍、铁、钼等，其中钯和铂是常见的氧化还原催化剂的活性成分，铜则是一种催化裂化反应的优良催化剂。
2.确定适当的载体材料催化剂的载体材料主要是支持活性组分在反应条件下保持稳定性。
选取的载体材料应具有良好的耐热性、机械强度和尺寸适应性等性质。
常见的载体材料包括氧化硅、氧化铝、氧化锆、活性炭和小分子有机化合物等。
3.优化催化剂结构催化剂的结构对其催化性能有着重要的影响。
优化催化剂结构可通过改变催化剂的形貌、晶体结构和孔道大小来实现。
例如，在合成铂催化剂时，通过改变碳^ 模板的大小和形状，可以制备具有不同孔径和形状的铂纳米催化剂。
三、催化剂的制备技术催化剂的制备技术对催化剂性能有着至关重要的影响。
工业催化剂的制备方法和性能调控策略
工业催化剂的制备方法和性能调控策略工业催化剂是一种能够促进化学反应的物质，广泛应用于化工、石油、环保等行业中。
它们的制备方法和性能调控策略对于提高催化效率和降低能耗至关重要。
一、制备方法工业催化剂的制备方法主要包括物理法和化学法两种。
物理法包括沉积法、浸渍法和共沉淀法等，通过控制沉积剂的沉积方式和条件来制备催化剂。
化学法则是利用化学反应在载体上生成活性组分，如浸渍法可以通过溶液中的金属离子和载体表面上的活性位点发生反应，生成活性组分。
此外，还有一些先进的制备方法，如溶胶-凝胶法、微乳液法和超临界流体法等，这些方法具有制备简单、成本低等优点。
二、性能调控策略催化剂的性能调控策略可分为物理调控和化学调控两类。
物理调控包括调节催化剂的结构、形态和孔隙结构等，通过调控这些因素可以改变催化剂的表面积、孔径大小以及负载量等，从而达到提高活性和选择性的目的。
化学调控则是通过改变催化剂中的元素组成、粒径大小和价态等，来调控催化剂的催化性能。
例如，调节催化剂中金属的导电性和表面能，可以改变催化剂表面的电子状态，从而调控催化活性。
三、催化剂的表征与评价催化剂的表征与评价是进一步了解催化剂性能的重要手段。
常用的表征方法包括X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等，在这些表征方法的基础上，可以得到催化剂的晶体结构、形貌和红外光谱信息，这些信息对于了解催化剂的构型和表面吸附特性至关重要。
催化剂的评价则是通过一系列实验来评估其催化性能，如实验反应速率、选择性和稳定性等。
催化剂的表征与评价结果可以指导催化剂的性能调控策略。
四、催化剂的应用领域及前景工业催化剂广泛应用于化工、石油和环保等领域，在有机合成过程中可以提高反应效率、降低能耗和排放等。
石油催化剂可以用于石油加工中的催化裂化、重整、加氢和均质氢化等反应，有效提高石油转化率和产品质量。
环境催化剂则可以用于废水处理、尾气净化等领域，将有害物质转化为无害物质。
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。
催化剂的制备及其在化学工业中的应用
催化剂的制备及其在化学工业中的应用化学工业的发展离不开催化剂的应用，催化剂是一种能够在化学反应中降低能量损耗和速率的物质。
催化剂的应用不仅在化学工业中广泛应用，也涉及到环境保护，纳米技术以及生物工艺和医学领域等，因此，研制和制备更加高效、具有广泛适用性的催化剂已经成为了化学工程领域中的热门研究方向之一。
一、催化剂的制备催化剂的制备是一种复杂的过程，一般需要从纳米级别开始，通常的方法是先选择合适的载体，然后将羟基或氨基含量丰富的化合物分散到载体材料中。
目前主流的催化剂制备方法有：物理法、生物法、化学合成法、模板法和纳米法等。
1.物理法物理法主要是通过熔融、蒸发、小分子交换等方式制备出具有特殊形状和结构的纳米材料。
常见的物理法制备催化剂的方法有：热沉积法、化学气相沉积法、蒸发冷凝法、纳米微晶合成法、电弧放电法等。
2.生物法生物法指的是利用生物体制造、分离、提取具有特殊催化性质的物质的过程。
一般可以通过糖类、蛋白质和DNA等高分子材料来制备具有特定功能群的催化剂，这些催化剂不仅具有很好的活性，而且其生产过程通常比普通催化剂生产过程更环保可持续。
3.化学合成法化学合成法是一种将原子和分子按照特定的化学配方进行组装的过程，常用的化学合成法制备催化剂有：溶浸、共沉淀、沉淀、交换、均质化学合成等。
4.模板法模板法是指在局部区域延伸至整个材料表面的结构中，使用有序分子间作为模板，利用有机化学合成法合成出高级有序结构的新型催化材料。
常用的模板法包括：硅胶模板合成法、胶体晶体模板合成法、介孔材料模板合成法等。
5.纳米法纳米法制备催化剂的常用方法是利用纳米化技术将已经存在的催化剂“压缩”成纳米尺度，在这个过程中，催化剂分子之间的数目减少，提高了化学反应的主动力。
同时，纳米化后的催化剂具有更高的活性、选择性和耐久性。
二、催化剂在化学工业中的应用催化剂的应用范围非常广泛，特别是在化学工业中，催化剂的应用使得许多关键的化学过程变得更加高效、经济，同时也减少了化学污染排放。
第4章 工业催化剂的制备、成型与使用
举例
沉淀法 水合氧化物，如氢氧化铁等的制备
浸渍法 混合法
贵金属负载到金属氧化物载体Al2O3 或 SiO2 等载体上
氧化铁-氧化铬CO 变换催化剂的制备
熔融法 合成氨的铁催化剂的制备
沥滤法 瑞尼镍催化剂的制备
… ……
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§1 沉淀法制备工业催化剂
沉淀法是借助沉淀反应，用沉淀剂(如碱类物质) 将可溶性的催化剂组分(金属盐类的水溶液)转化为 难溶化合物，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型 等工序制得成品催化剂。
老化阶段的变化 ① 细晶体逐渐溶解，并沉积到粗晶体上，……， 获得颗粒大小较为均一的粗晶体 ② 孔隙结构和表面积发生变化，原来吸留在细晶 体之中的杂质随溶解过程转入溶液 ③ 初生的非稳定结构的晶体，会逐渐变成稳定的 结构
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五、沉淀物的过滤、洗涤、 干燥、焙烧、成型和还原操作
1. 过滤与洗涤
悬浮液的过滤，可使沉淀物与水分开，同时除 去NO3-、SO42-、Cl-、K+、Na+、NH4+等离子。
一、沉淀过程和沉淀剂的选择
沉淀产生的条件 ——形成沉淀物的离子浓度积大于该条件下的
浓度积Ksp 沉淀物的形成过程，包括两方面： 1) 晶核的生成，-- 形成沉淀物的离子相互碰撞生 成沉淀的晶核 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
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图 难溶沉淀的生成速率示意组图
4.浸渍沉淀法 盐溶液浸渍操作完成后，再加沉淀剂，
而使待沉淀组份沉积在载体上。
沉淀法分类
6.超均匀共沉淀法
将沉淀操作分成两步进行，先制成盐溶液的悬 浮层，并将这些悬浮层立即瞬间混合成为超饱和 的均匀溶液；然后由超饱和的均匀溶液得到超均 匀的沉淀物。
催化剂工程导论2工业催化剂常规制备方法
Increasing impregnation time Pt/Al2O3
Al2O3
Impregnation of -Alumina with Pt (from H2PtCl6)
浸渍影响因素
浸渍液浓度
Impregnation of -Alumina with Ni (from Ni(NO3)2)，浸渍时间 0.5 h
浸渍法（多次浸渍）实例
镍/氧化铝-----重整催化剂—将甲烷或石脑油重整制合成气
Al2O3+铝酸钙水泥+石墨+水 成型16*16*6mm 预处理：120oC干燥、 1400oC焙烧,得载体
熔融浸渍硝酸镍10-20%
干燥、活化焙烧分解
熔融浸渍硝酸镍10-20%
负载型镍催化剂
干燥、活化焙烧分解
2.3 混合法
干燥
干燥过程中，未吸附的溶液会向空气中挥发，内表面上的活性组分也可能 会向外表面迁移，降低部分内表面活性物质的浓度，造成活性物质分布不 均，甚至部分载体未被覆盖。
on
+
diffusion
diffusion
浸渍后ad的sor热ptio处n 理
干燥过程中活性组分的迁移
evaporation
焙烧与活化
Static drying Drying at low flowrate Freeze drying
Active Phase Distributions
Uniform
Egg-shell
Egg-white
Egg-Yolk
a
b
c
d
Active phase/Support
Support
Influence of Coadsorbing Ions － 竞争吸附法
工业催化剂的制备及其应用
工业催化剂的制备及其应用催化剂是一种可以促进化学反应发生的物质，广泛应用于化工、能源、生物制药等领域。
其中，工业催化剂是指被用于生产中的催化剂，通过调节化学反应过程中物质之间的作用力，使得反应能够在更加温和和高效的条件下进行，降低生产过程的能耗和成本。
本文将介绍工业催化剂的制备和应用。
一、工业催化剂的制备工业催化剂的制备方法主要分为物理法和化学法。
物理法主要通过物理改变催化剂的结构来提高其催化性能，如改变催化剂的晶体结构、孔隙度等等。
而化学法则是通过在催化剂表面上引入活性部位，使得其表面变得更加活性，从而提高其催化性能。
下面我们将分别详细介绍这两种工业催化剂的制备方法。
1、物理法物理法主要通过结构调控来提高催化剂的催化性能。
其中，晶体结构调控可以通过控制晶体生长的条件，如温度、溶剂、pH等等来实现。
而孔隙度调控则是通过控制催化剂表面形成的孔隙大小和结构来实现。
例如，在催化剂表面引入碳纳米管等碳材料可以形成高度有序的孔道结构，在催化反应中具有良好的催化性能。
2、化学法化学法则是通过在催化剂表面引入活性部位来提高其催化性能。
催化剂表面的活性部位指的是具有活性氧、氮、硫、金属等原子的部位，这些部位在催化反应中起着关键的作用。
例如，在催化剂表面引入金属纳米颗粒可以在催化反应中提高催化效率和选择性。
而对于复杂催化剂的制备，常常需要使用多种原料和多步反应进行。
二、工业催化剂的应用工业催化剂应用广泛，可见于石化、煤化工、化学肥料、冶金、化学纤维、橡胶等多个领域。
下面我们将分别介绍这些领域中工业催化剂的应用。
1、石化石化领域中，工业催化剂主要是用于催化氢解、选择性加氢、脱硫、裂解等反应过程。
其中，裂解催化剂是石化工业中应用最广泛的一种催化剂。
它可以将长链烃分子裂解为低引石油等高附加值产品。
2、煤化工煤化工领域中，工业催化剂主要用于催化合成氨、甲醇和合成油等反应过程。
在甲醇合成反应中，以Cu/ZnO/Al2O3为催化剂是最常见的制备方法。
工业催化剂的开发与应用
工业催化剂的开发与应用第一章：催化剂的概述催化剂是化学反应中的一种特殊物质，它不参与反应本身，但能够显著地促进反应速率，提高反应的选择性和效率。
催化剂在工业生产中应用广泛，能够实现废液处理、能源转化、有机合成、材料制备等多种目的。
催化剂分类:催化剂按照其组成结构可分为单质催化剂、化合物催化剂和生物催化剂。
按照反应类型可分为氧化还原催化剂、酸碱催化剂、酶催化剂等。
第二章：催化剂的开发工业催化剂的开发和研究涉及到多个领域，包括化学合成、物理化学、工程学、光电学等。
催化剂的开发有以下几个步骤：1.催化剂的配方设计催化剂的配方设计是催化剂开发的第一步，它涉及到选择合适的催化剂成分、载体、添加剂等，并进行充分的测试和优化。
2.预处理和制备在催化剂的制备过程中，预处理和制备是很关键的一步。
预处理可以去除不必要的杂质和保留有效成分，而制备则包括沉积、烘干、焙烧等步骤。
3.表征和测试表征和测试是催化剂开发的重要环节，它可以确认催化剂的成分和结构特点，并评估其反应性能。
第三章：工业催化剂的应用1.石化工业催化剂在石化工业中得到广泛应用，它能够加速反应速率，改善产物质量，节省生产成本。
在炼油过程中，催化剂可以帮助将低价石油转化为高价产品，如汽油、柴油等。
2.环保领域工业催化剂可以在环保领域应用，它主要涉及到大气污染、水处理等方面。
催化剂能够加速废气中的有害物质转化为无害或低害物质，减少污染物排放。
3.制药领域工业催化剂可以用于制药领域，主要是合成药物过程中的中间体或原料的合成。
通过催化转化反应，提高药物的纯度和选择性，降低药品的成本。
第四章：催化剂的研究进展1.纳米催化剂技术纳米催化剂技术是催化剂研究的热点方向之一，其主要成分是纳米粒子。
纳米催化剂相对于传统催化剂具有更大的比表面积和较强的化学活性，因此在能源转化、环保、生物技术等方面具有广泛的应用前景。
2.光催化剂技术在光催化剂技术中，光照可以激活催化剂表面的活性中心，在光催化反应中发挥重要作用。
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。
工业催化原理工业催化剂的制备和成型
4、流化喷洒浸渍法
对于流化床反应器所使用的细粉状催化剂，可在流化床中使载 体在流化状态下直接喷洒浸渍液进行浸渍操作，然后进行干燥 焙烧和活化，即可制备出催化剂。可见，这种方法可使浸渍、 干燥、分解、活化等操作在流化床中一次完成，因此具有工艺 流程简单、操作方便等优点。
化工资源有效利用国家重点实验室 18
浸渍法的最大优点是催化剂的活性组分利用率高，用 量少。因为活性组分大多仅分布在载体的表面，这对 贵金属催化剂有为重要。同时，浸渍法的操作工艺相 对较为简单，制备步骤也较少。
化工资源有效利用国家重点实验室 14
第二节 浸渍法
一、浸渍法的工艺流程
催化剂载体 催化剂活性组分浸渍 干燥
焙烧
负载型催化剂
化工资源有效利用国家重点实验室 15
（2）催化剂的制备 用预定量的铂化合物（如氯铂酸或氯铂酸铵），铼化合物（如高铼酸或 高铼酸铵），盐酸，去离子水混合成浸渍液，浸渍液与载体 γ-Al2O3的体 积比为1.0-2.5，在室温下浸渍12-24 h，然后过滤，60-80℃干燥6-10 h， 100-130℃干燥12-24 h，干空气中450-550℃，气剂比为500-1200的条件系 活化2-12 h，H2中400-500℃还原4 h，即得铂铼重整催化剂制备。
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第一节 沉淀法
制备 γ-Al2O3实例：工艺流程示意图
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第一节 沉淀法
制备 γ-Al2O3实例：具体过程
将工业硫酸产品粉碎，于 60-70℃温水中溶解，制成相对密度为 1.21-
1.23的Al2(SO4)3溶液，同时配制质量含量为20%的Na2CO3溶液。将此
第一节 沉淀法
催化剂的选择制备使用与再生
一、现有催化剂的改进
1. 提高催化剂的活性、选择性、长寿性，以提 高产品质量和生产能力；
2. 寻找制备催化剂的廉价原料和简单方法，以 降低成本；
3. 改进催化剂使用条件，如降温降压等，从而 降低生产操作费用；
几种催化剂相对活性稳定性比较
二、 利用廉价原料研4H10
[O]
O
O
O O
O
O O
O
O O
O 低碳原料研究火热
O
三、 为化工新产品和环境友好工艺开发 催化剂
聚合物在生活中的应用： 衣物（聚酯、尼纶、腈纶） 鞋底（聚丙烯） 沙发、家具、包装袋（聚亚胺酯） 防弹衣（聚对苯撑苯二甲酰胺，二十几种催化剂）
L-多巴(L-二羟基苯丙氨酸)（消旋）
②或含有VA或VIA族的非金属元素及其化合物
VA或VIA族的毒物
毒物及相应的无毒物结构
③使催化剂中毒的金属元素及其化合物
b、金属氧化物催化剂中毒： 比金属催化剂稳定，不易中毒。 依据半导体特性，分施主型反应中毒和受主型
反应中毒； 高温下，毒物对氧化物催化剂易失去毒性 如砷对V2O5，超过500oC会失去毒性
注意： a.原料影响 碳酸盐制Co、Ni、Pd、Mg、Zn、Cd、Cu、Sr、 Ba、Ca氧化物 草酸盐制FeO、MnO等
b.热分解对产物影响
D. 熔融法 将所要求组分的粉状混合物在高温条件
下进行烧结或熔融
过程： 固体粉碎—高温熔融或烧结—冷却—破碎
影响因素： 烧结温度
举例：
合成氨催化剂：铁磁矿、碳酸钾、氧化铝在 1600oC熔融，冷却破碎、氢气还原制得。
HgCl2
50年代 HCCH
O CH3CHO
CH3COOH
催化剂工程导论工业催化剂常规制备方法课件 (一)
催化剂工程导论工业催化剂常规制备方法课
件 (一)
催化剂工程导论是近年来比较热门的工程学科，它涉及到制备催化剂的多个方面。
其中，工业催化剂常规制备方法是催化剂工程导论的基础内容，下面，我们将针对该课程的主要内容进行分析。
一、催化剂工业制备方法的概述
在这一部分中，讲授催化剂工业制备方法的概念和催化剂生产的基础原理。
我们将学习到在制备催化剂过程中，如何选择合适的原材料、制备催化剂的各种步骤，以及最终形成催化剂的特征。
二、催化剂工业制备方法的分类
在这一部分中，我们将学习到催化剂工业制备方法的分类，这是许多学习者非常关注的内容。
根据工业催化剂的不同特点，我们可以将催化剂工业制备方法分为很多种类。
三、催化剂的物理化学特性分析
在制备催化剂的过程中，催化剂物理化学特性的分析是非常重要的。
这种分析主要是通过表面化学分析、物质分析和形貌分析这三个领域进行的。
在这一部分，我们将详细学习催化剂的各种物理化学特性，并将探究它们如何影响催化剂的性质及其性能。
四、催化剂在工业中的应用
在最后一部分，我们将学习到催化剂在工业生产中的应用。
将分享一些真实的用催化剂制备某种产品的工业故事，并通过了解这些故事，让学习者了解催化剂制备的实用性。
综上所述，催化剂工程导论工业催化剂常规制备方法课程是非常重要的。
学习这门课程将使学习者了解各种催化剂制备方法，包括更现代和先进的方法，因此，它也是催化剂工程导论课程的基础。
学习者将获得催化剂工业制备方法的知识，了解各种催化剂的特性，并掌握如何在工业中应用催化剂及其性能。
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工业催化 第五章
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表 预沉淀剂和所利用的反应
生成的 阴离子 OH– PO43– 预沉淀剂 尿素 三甲基磷酸 反应 (NH2)2CO + 3H2O → 2NH4+ + CO2 + 2OH– (CH3)3PO4 + 3H2O → 3CH3OH + H3PO4
C2O42–
SO42– SO42– S2– S2– CO32– CrO42–
尿素或HC2O4–
二甲基硫酸 磺酰胺 硫代乙酰胺 硫脲 三氯乙酸盐 尿素与HCrO4–
2HC2O4– + (NH2)2CO + H2O → 2NH4+ + CO2 + 2 C2O42–
(CH3)2SO4 + 2H2O → 2CH3OH + 2H+ + SO42– NH2SO3H + H2O → NH4+ + H+ + SO42– CH3CSNH2 + H2O → CH3CONH2 + H2S (NH2)2CS + 4H2O → 2NH4+ + CO2 + 2OH– + H2S 2CCl3CO2– + H2O → 2CHCl3 + CO2 + CO32– 2HCrO4– + (NH2)2CO + H2O → 2NH4+ + CO2 + 2 CrO42–
沉淀作用给予催化剂基本的催化剂属性，沉淀物实际
上是催化剂或载体的前驱物，对所制得的催化剂的活 性、寿命和强度有很大影响。
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工业催化 第五章
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在沉淀过程中采用什么沉淀反应，选择什么样 的沉淀剂，是沉淀工艺首先要考虑的问题。 同一催化剂可以从不同的原料开始制造，如镍， 可以制成Ni(OH)2沉淀或NiCO3沉淀；
影响反应的催化活性，彰响催化剂的使用寿命， 更重要的是影响反应动力学和流休力学的行为。
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工业催化 第五章
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催化剂制备方法
对于负载创催化剂来说，载体的选择对机械强度 影响很大，成型的方法及使用的设备也直接影响到催 化剂的机械强度。
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工业催化 第五章
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图 不同方法制备的辛烯醛加氢催化剂的性能
第五章 工业催化剂的制备与使用
§5.0 引言
一、工业催化剂的要求
⑴ 活性高
⑵ 选择性好
⑶ 在使用条件下稳定
⑷ 具有良好的热稳定性、机械稳定性和杭毒性能 ⑸ 价格低廉
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工业催化 第五章
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二、工业催化剂活性
化学组成 物理性质
催化剂形状、颗粒大小、物相、相对密度、比表 面积、孔结构和机械强度等。
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44.0 47.3 8.7 227 0.495 43.6
60
35.1 45.6 19.3 265 0.667 50.4
70
30.1 50.4 19.5 253 0.777 61.5
80
27.6 51.0 21.4 257 0.766 60.5
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工业催化 第五章
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表 老化时间对氧化铝性质的影响（氨水中和硫酸铝）
工业催化 第五章
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⑵ 通过控制焙烧温度，使基体物料向一定晶型或固溶 体转变。
⑶ 在一定的气氛和温度条件下，通过再结晶与烧结过
程，控制微晶粒的数目与晶粒大小，从而控制催化剂 的孔径和比表面等，控制其初活性，还可以提高机械 强度。
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工业催化 第五章
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催化剂干燥焙烧设备 常见的有箱式干燥器、回转焙烧炉、履带式干燥 器、薄膜干燥器、扒式干燥器、喷雾干燥器等。
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工业催化 第五章
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图 箱式焙烧炉构造示意图 1-炉壳；2-工作室；3-电热元件；4-炉底板；5-炉门；6手摇链轮；7-重锤筒；8-行程开关；9-热电偶孔
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工业催化 第五章
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二、沉淀物的老化
沉淀反应终了后，将沉淀物与溶液在一定条件下 接触一段时间，（在这段时间内发生一些不可逆变 化），称为沉淀物的老化。 老化阶段的变化（或作用）：
⑴ 颗粒长大
⑵ 晶型完善及晶型转化
⑶ 凝胶的脱水收缩
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工业催化 第五章
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三、沉淀物的过滤、洗涤、干燥、焙烧
同一种离子可以以正离子状态存在，也可以以 负离子状态存在，如Cr3+与CrO4–。
原料形态的选择应根据生产过程特点加以选择。
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工业催化 第五章
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选择沉淀剂应满足下列技术和经济要求
⑴ 生产中常用的沉淀剂有：
碱类（NH3· 2O、 NaOH、KOH）； H 碳酸盐（Na2CO3、(NH4)2CO3、CO2）； 有机酸（乙酸、草酸）等。 其中最常用的是NH3· 2O和(NH4)2CO3。 H
1. 过滤与洗涤
一般地说，杂质的存在形式可能为： ① 机械地掺杂于沉淀中；
② 粘着于沉淀的表面；
③ 吸附于沉淀的表面； ④ 包藏于沉淀内部； ⑤ 成为沉淀中的化学组成之一。
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工业催化 第五章
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各种杂质的清除难易程度随上述顺序越来越难，前
三种可用洗涤方法除去，后两种不能洗涤除去。
混合法 熔融法
沥滤法 热分解法
合成氨的铁催化剂的制备
雷尼镍催化剂的制备
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工业催化 第五章
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§5.1 沉淀法制备工业催化剂
一、沉淀法
沉淀法是制备固体催化剂最常用的方法之一，广 泛用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催 化剂和载体。
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工业催化 第五章
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1. 沉淀过程和沉淀剂的选择
用浸渍法制备催化剂时首先要考虑的问题。
关载体的选择要从物理因素和化学因素两方面考虑。
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工业催化 第五章
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载体的种类繁多、作用各异。 常用的载体有：硅胶、氧化铝、分子筛、活性炭、
硅藻土、碳纤维、碳酸钙等。
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图 载体表面积对Ni表面积及晶粒大小的影响
⑵ 沉淀剂的溶解度要大，形成的沉淀物溶解度要小。
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工业催化 第五章
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⑶ 形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。 ⑷ 沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
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工业催化 第五章
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2. 沉淀条件的选择
⑴ 浓度
⑵ 温度
⑶ pH值
⑷ 加料顺序
⑸ 搅拌
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工业催化 第五章
•逆加法——把金属盐溶液加到沉淀剂中称为逆加法。
•并加法——把金属盐溶液和沉淀剂同时按比例加到
• 中和沉淀槽中。
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工业催化 第五章
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搅拌加强溶液的湍动，减小扩散层厚度δ、加大 扩散系数D。 搅拌有利于晶粒长大，同时促进晶核的生成，但 对后者的影响微弱。 随着搅拌速度的提高，开始时急剧增加； 当达到一极值后，再继续提高搅拌速度时，晶粒 长大速度就基本不变。
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图 催化剂性能与组成、结构及制备方法之间的关系
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图 催化剂的机械强度的影响因素
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表 常用的固体催化剂制造方法 制造方法 沉淀法 浸渍法 举例 水合氧化物，如氢氧化铁等的制备 贵金属负载到金属氧化物载体Al2O3或SiO2 等载体上 氧化铁-氧化铬CO变换催化剂的制备
图 回转式焙烧炉构造示意图 1-双排套筒滚珠链；2-链轮；3-减速箱；4-滑差电机；5-进料箱；6-端面 密封；7-大齿轮；8-转筒；9-挡轮部件；10-滚圈；11-炉壳；12-砌体； 13-上鞍座；14-平滚圈；15-下鞍座；16-托轮部件；17-出料箱
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工业催化 第五章
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3. 焙烧
焙烧是使催化剂具有活性的重要步骤，在焙烧 过程中既发生化学变化也发生物理变化。 焙烧有三个作用： ⑴ 除去化学结合水和挥发性物质（CO2、NO2、NH3 等），使之转化成所需的化学成分和化学形态。气 体逸出后在催化剂中留下空隙，使内表面增加。
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表 银催化剂及其载体的比表面积对照 载体比表面/m2·–1 g 170 120 80 10 催化剂比表面/m2·–1 g 100 73 39 6
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2. 浸渍液的配制 通常用活性组分金属的易溶盐配成溶液，所用的 活性组分化合物应该是易溶于水（或其它溶剂）的， 且在煅烧时能分解成所需的活性组分，或在还原后变 成金属活性组分；
浸渍法方法：
① 过量溶液浸渍法
② 等体积溶液浸渍法
③ 多步浸渍法。
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一、载体的选择和浸渍液的配制
1. 载体的选择
浸渍催化剂的物理性能在很大程度上取决于载体的
物理性质，载体甚至还影响到催化剂的化学活性。
正确地选择载体和对载体进行必要的预处理，是采
同时还必须使无用组分，特别是对催化剂有毒的 物质在热分解或还原过程中挥发除去。
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