催化剂的制备方法 PPT
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第四章 催化剂的制备技术
目录
●第一节 ●第二节 ●第三节 ●第四节 ●第五节 ●第六节 ●第七节 ●第八节
沉淀法 浸渍法 混合法 热熔融法 离子交换法 溶胶—凝胶法 水热法 催化剂的成型
●引言
研究催化剂的制备方法，具有极为重要 的现实意义。一方面，与所有化工产品一样，
要从制备、性质术
（二）沉淀形成的影响因素 2、温 度 溶液的过饱和度于晶核的生成和长大有直接的关系，而
优点：可以克服普通沉淀法可能出现的一些问题，如：普通沉淀法 易出现沉淀剂与待沉淀组分的混合不均匀、沉淀颗粒粗细不等、 杂质的带入等。
【典型例子】在铝盐中加入尿素作为沉淀剂，二者混合均匀后加热 升温到90～100℃，此时，尿素水解，释放出OH-。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法 （三）均匀沉淀法 【典型例子】在铝盐中加入尿素作为沉淀剂，二者混合均匀后加热升
以研究；另一方面，工业催化剂又不同于绝大 多数以纯化学品为只要存在形态的其他化工产 品，催化剂多数有复杂的化学组成和物理结构， 并因此形成了千差万别的品种系列。
●引言
工业催化剂的性能主要取决于其化学组成和物理结 构。由于制备方法的不同，尽管成分、用量完全相同， 所制备出的催化剂的性能仍可能有很大的差异，也就 是说催化剂的发明和创新，首要和核心的便是催化剂 制造技术的发明和创新。
工业催化剂的制备方法都是一些基本单元操作或一 些基本单元操作的合理组合。
基本单元操作包括：溶解、沉淀（胶凝）、浸渍、 离子交换、洗涤、过滤、干燥、混合、焙烧等。习惯 上把其中某些关键而有特色的单元操作的名称作为工 业催化剂制备方法的名称。
第一节 沉淀法
一、沉淀法概述
沉淀法：以沉淀操作为其关键的和特殊步骤的制备方法，是制备固体 催化剂最常用的方法之一。广泛地用于制备高含量的非贵金属、 金属氧化物和金属盐催化剂或催化剂载体。
的快速而有效的方法，主要用于X-型、Y-型分子筛的合成 （六）超均匀共沉淀法
针对沉淀、共沉淀法所得颗粒大、组分分布不够均匀所提出的 1、基本原理
将沉淀操作分两步进行，首先制成盐溶液；然后由过饱和的盐溶液 形成超均匀的沉淀物。两步操作的时间间隔为沉淀剂的引发期， 所得的超饱和溶液处于不稳定状态，直到形成沉淀的晶核为止， 瞬间立即混合是本法的关键操作，可有效的防止形成不均匀的沉 淀。
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术
（二）沉淀形成的影响因素 1、浓 度 在溶液中生成沉淀的过程是固体（即沉淀物）溶解的逆过
程，当溶解和生成沉淀的速度达到动态平衡时，溶液达到饱和状 态。溶液中开始生成沉淀之一，是其浓度超过饱和浓度。溶液浓 度超过饱和浓度的程度称为溶液的过饱和度。若要形成晶型沉淀， 应当在适当稀的溶液中进行沉淀反应，这样，沉淀开始时，溶液 的过饱和度不至于太大，可以使晶核生长的速度降低，因而有利 于晶体长大。 若压得到非晶型沉淀，则应在含有适当电解质的较浓的热溶液中进 行沉淀反应。由于电解质的存在，能使胶体颗粒凝聚而沉淀，又 由于溶液较浓，离子的水合程度较小，这样就合获得比较紧密的 沉淀，而不会形成胶体溶液（洗涤合过滤相当困难）。
Na2CO3并流加入沉淀槽中，强烈搅拌下于恒温与近中性条件下形 成三组分沉淀，经过滤、洗涤、干燥、焙烧后，即为催化剂前驱 物。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（三）均匀沉淀法 均匀沉淀法：先将带沉淀的金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合， 预先造成十分均匀的体系，然后调节温度和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，使沉淀缓慢的形 成，以制得颗粒十分均匀且比较纯净的的沉淀。
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术要点
（一）金属盐和沉淀剂的选择 1、盐的选择
首选硝酸盐；原因：硝酸盐的大多溶解于水，并可方便地由其 对应的金属、氧化物、氢氧化物、碳酸盐等与硝酸反应制备。 2、沉淀剂： ①NH3•H2O、(NH4)2CO3等，因为它们在沉淀后的洗涤和热处理时易 于除去而不留残留； ②若用KOH、NaOH，要考虑Na+、K+的残留，且KOH较昂贵； ③NaOH、Na2CO3也是较好的选择，特别是Na2CO3，不但价格低廉， 而却常易于形成晶体沉淀，易于洗净。
沉淀剂有：甲酸、草酸、H NO3、HCl、CO2等。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（二）共沉淀法（多组分共沉淀法） 共沉淀法：将催化剂所需要的组分同时沉淀的一种方法。 特点：沉淀比例恒定、分布均匀。 【典型催化剂】低压合成甲醇催化剂CuＯ－ＺnＯ－Al2O3的制备 方法：将一定比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2和Al(NO3)3混合盐溶液与
温到90～100℃，此时，尿素水解，释放出OH-。
于是，Al2O3就在整个体系内部均匀地形成。尿素的水解速度随温 度的改变而改变，调节温度可控制沉淀反应所需要的OH-离子浓 度下进行。
第一节 沉淀法
（三）均匀沉淀法 均匀沉淀法使用的部分沉淀剂母体*
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（四）浸渍沉淀法（见后） （五）导晶沉淀法 借助晶种导向剂引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术
（一）金属盐和沉淀剂的选择 2、沉淀剂 选择原则： ①尽可能使用易于溶解易分解的沉淀剂。
NH4OH、 （NH4 ）2 CO3 、草酸铵、尿素等，在沉淀反应完成后， 经洗涤、干燥、焙烧，大多可以除去，为制备纯度高的催化剂创 造了条件。
②沉淀剂必须便于过滤和洗涤，应尽量选择能形成晶形沉淀的沉淀剂。 ③沉淀剂的溶解度要大，无毒，不造成污染。
1、沉淀法的基本流程
2、沉淀法的分类 沉淀法可分为：共沉淀法、均匀沉淀法、超均匀沉淀法、浸渍沉淀法
和导晶沉淀法等。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（一）单组分沉淀法 一种沉淀剂制备单组分沉淀物的方法。 【实例】Al2O3的制备 酸法：以碱为沉淀剂，从偏铝酸盐溶液中沉淀水合氧化铝。
沉淀剂有： NaOH 、Na2CO3、NaHCO3、尿素等。 碱法：以酸为沉淀剂，从酸化氯化 铝盐溶液中沉淀水合氧化铝。
目录
●第一节 ●第二节 ●第三节 ●第四节 ●第五节 ●第六节 ●第七节 ●第八节
沉淀法 浸渍法 混合法 热熔融法 离子交换法 溶胶—凝胶法 水热法 催化剂的成型
●引言
研究催化剂的制备方法，具有极为重要 的现实意义。一方面，与所有化工产品一样，
要从制备、性质术
（二）沉淀形成的影响因素 2、温 度 溶液的过饱和度于晶核的生成和长大有直接的关系，而
优点：可以克服普通沉淀法可能出现的一些问题，如：普通沉淀法 易出现沉淀剂与待沉淀组分的混合不均匀、沉淀颗粒粗细不等、 杂质的带入等。
【典型例子】在铝盐中加入尿素作为沉淀剂，二者混合均匀后加热 升温到90～100℃，此时，尿素水解，释放出OH-。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法 （三）均匀沉淀法 【典型例子】在铝盐中加入尿素作为沉淀剂，二者混合均匀后加热升
以研究；另一方面，工业催化剂又不同于绝大 多数以纯化学品为只要存在形态的其他化工产 品，催化剂多数有复杂的化学组成和物理结构， 并因此形成了千差万别的品种系列。
●引言
工业催化剂的性能主要取决于其化学组成和物理结 构。由于制备方法的不同，尽管成分、用量完全相同， 所制备出的催化剂的性能仍可能有很大的差异，也就 是说催化剂的发明和创新，首要和核心的便是催化剂 制造技术的发明和创新。
工业催化剂的制备方法都是一些基本单元操作或一 些基本单元操作的合理组合。
基本单元操作包括：溶解、沉淀（胶凝）、浸渍、 离子交换、洗涤、过滤、干燥、混合、焙烧等。习惯 上把其中某些关键而有特色的单元操作的名称作为工 业催化剂制备方法的名称。
第一节 沉淀法
一、沉淀法概述
沉淀法：以沉淀操作为其关键的和特殊步骤的制备方法，是制备固体 催化剂最常用的方法之一。广泛地用于制备高含量的非贵金属、 金属氧化物和金属盐催化剂或催化剂载体。
的快速而有效的方法，主要用于X-型、Y-型分子筛的合成 （六）超均匀共沉淀法
针对沉淀、共沉淀法所得颗粒大、组分分布不够均匀所提出的 1、基本原理
将沉淀操作分两步进行，首先制成盐溶液；然后由过饱和的盐溶液 形成超均匀的沉淀物。两步操作的时间间隔为沉淀剂的引发期， 所得的超饱和溶液处于不稳定状态，直到形成沉淀的晶核为止， 瞬间立即混合是本法的关键操作，可有效的防止形成不均匀的沉 淀。
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术
（二）沉淀形成的影响因素 1、浓 度 在溶液中生成沉淀的过程是固体（即沉淀物）溶解的逆过
程，当溶解和生成沉淀的速度达到动态平衡时，溶液达到饱和状 态。溶液中开始生成沉淀之一，是其浓度超过饱和浓度。溶液浓 度超过饱和浓度的程度称为溶液的过饱和度。若要形成晶型沉淀， 应当在适当稀的溶液中进行沉淀反应，这样，沉淀开始时，溶液 的过饱和度不至于太大，可以使晶核生长的速度降低，因而有利 于晶体长大。 若压得到非晶型沉淀，则应在含有适当电解质的较浓的热溶液中进 行沉淀反应。由于电解质的存在，能使胶体颗粒凝聚而沉淀，又 由于溶液较浓，离子的水合程度较小，这样就合获得比较紧密的 沉淀，而不会形成胶体溶液（洗涤合过滤相当困难）。
Na2CO3并流加入沉淀槽中，强烈搅拌下于恒温与近中性条件下形 成三组分沉淀，经过滤、洗涤、干燥、焙烧后，即为催化剂前驱 物。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（三）均匀沉淀法 均匀沉淀法：先将带沉淀的金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合， 预先造成十分均匀的体系，然后调节温度和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，使沉淀缓慢的形 成，以制得颗粒十分均匀且比较纯净的的沉淀。
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术要点
（一）金属盐和沉淀剂的选择 1、盐的选择
首选硝酸盐；原因：硝酸盐的大多溶解于水，并可方便地由其 对应的金属、氧化物、氢氧化物、碳酸盐等与硝酸反应制备。 2、沉淀剂： ①NH3•H2O、(NH4)2CO3等，因为它们在沉淀后的洗涤和热处理时易 于除去而不留残留； ②若用KOH、NaOH，要考虑Na+、K+的残留，且KOH较昂贵； ③NaOH、Na2CO3也是较好的选择，特别是Na2CO3，不但价格低廉， 而却常易于形成晶体沉淀，易于洗净。
沉淀剂有：甲酸、草酸、H NO3、HCl、CO2等。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（二）共沉淀法（多组分共沉淀法） 共沉淀法：将催化剂所需要的组分同时沉淀的一种方法。 特点：沉淀比例恒定、分布均匀。 【典型催化剂】低压合成甲醇催化剂CuＯ－ＺnＯ－Al2O3的制备 方法：将一定比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2和Al(NO3)3混合盐溶液与
温到90～100℃，此时，尿素水解，释放出OH-。
于是，Al2O3就在整个体系内部均匀地形成。尿素的水解速度随温 度的改变而改变，调节温度可控制沉淀反应所需要的OH-离子浓 度下进行。
第一节 沉淀法
（三）均匀沉淀法 均匀沉淀法使用的部分沉淀剂母体*
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（四）浸渍沉淀法（见后） （五）导晶沉淀法 借助晶种导向剂引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀
第一节 沉淀法
三、沉淀操作的原理与技术
（一）金属盐和沉淀剂的选择 2、沉淀剂 选择原则： ①尽可能使用易于溶解易分解的沉淀剂。
NH4OH、 （NH4 ）2 CO3 、草酸铵、尿素等，在沉淀反应完成后， 经洗涤、干燥、焙烧，大多可以除去，为制备纯度高的催化剂创 造了条件。
②沉淀剂必须便于过滤和洗涤，应尽量选择能形成晶形沉淀的沉淀剂。 ③沉淀剂的溶解度要大，无毒，不造成污染。
1、沉淀法的基本流程
2、沉淀法的分类 沉淀法可分为：共沉淀法、均匀沉淀法、超均匀沉淀法、浸渍沉淀法
和导晶沉淀法等。
第一节 沉淀法
二、各类沉淀法
（一）单组分沉淀法 一种沉淀剂制备单组分沉淀物的方法。 【实例】Al2O3的制备 酸法：以碱为沉淀剂，从偏铝酸盐溶液中沉淀水合氧化铝。
沉淀剂有： NaOH 、Na2CO3、NaHCO3、尿素等。 碱法：以酸为沉淀剂，从酸化氯化 铝盐溶液中沉淀水合氧化铝。