催化剂的制备方法--浸渍法概述

催化剂的制备方法——浸渍法
载体的抽真空处理
提高载体的吸附容量，保证金属负载量
载体的化学改性处理
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。
表4-1 溶剂对活性组分在载体上分布的影响
溶剂
水 丙酮
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
催化剂的制备方法——浸渍法
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；
催化剂的制备方法——浸渍法
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）
催化剂的制备方法——浸渍法
催化剂的制备方法——浸渍法
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催化剂的制备方法——浸渍法
Content
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浸渍法概述
浸渍法基本原理
活性组分的不均匀分布
制备催化剂的影响因素 浸渍法主要工艺 浸渍法制备催化剂示例
催化剂的制备方法——浸渍法
一、浸渍法概述
载体（如Al2O3）的沉淀 载体的成型 载体的预处理 用活性组份溶液浸渍 干燥 焙烧分解 活化（还原） 负载型金属催化剂
影响 因素
浸渍 条件
载体 预处理 浸渍后 热处理 催化剂
催化剂的制备方法——浸渍法
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 1 VpC
100%
Support
适用于反应受 动力学控制
适用于反应受 外扩散控制
适用于反应介质中有毒物， 且载体又能吸附该毒物
催化剂的制备方法——浸渍法
选择合适的载体 选择合适的溶质和溶剂
控制活性组分 分布的办法
添加竞争吸附剂 改变浸渍条件
催化剂的制备方法——浸渍法
四、制备催化剂的影响因素
浸渍液 性质 载体 性质 竞争 吸附剂
—— 广泛用于制备负载型催化剂 （尤其负载型金属催化剂）
催化剂的制备方法——浸渍法
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。 浸渍法通常包括载体预处理、浸渍液配制、浸渍、除去 过量液体、干燥和焙烧、活化等过程；
剂时，氯铂酸由于与Al2O3有强的吸附
作用，浸渍后 Pt 高度集中在颗粒外表 面；而二氨基二亚硝基铂由于几乎不
被Al2O3吸附，催化剂中 Pt近于呈均匀
图4-1 不同浸渍液时Pt在Al2O3上的浓度分布
分布；
催化剂的制备方法——浸渍法
Hale Waihona Puke Baidu
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
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
催化剂的制备方法——浸渍法
4.2.3 载体的孔结构
孔容 孔半径
扩散
催化剂
比表面积
活性组分
催化剂的制备方法——浸渍法
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
催化剂的制备方法——浸渍法
焙烧处理
氧化铝的焙烧
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
结构及比表面积；
水泡处理
浸渍过程通常产生大量的吸附热，使浸渍液温度升高，有的浸渍液
pH值低，由于酸的作用会给催化剂结构和强度带来不利影响采用水 泡处理可以减少吸附热的影响
浸渍法适用于制备稀有贵金属催化剂，活性组分含量较
低的催化剂，以及需要高机械强度的催化剂。
催化剂的制备方法——浸渍法
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；
催化剂的制备方法——浸渍法
缺点
焙烧产生污染气体；
干燥过程会导致活性
组分迁移；
二、浸渍法基本原理
固体孔隙与液体接触时，
Solution flow into pores
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
催化剂的制备方法——浸渍法
4.2 载体性质的影响
载体的一般要求：


机械强度高；
合适的颗粒形状与尺寸、适宜的表面积、 孔结构等；
常用载体： 氧化铝 硅胶 分子筛 活性炭 硅藻土 浮石 活性白土 炭纤维

耐热性好； 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；
浸渍液浓度（以氧化物计），g/ml
载体比孔容，ml/g
催化剂的制备方法——浸渍法
4.1.1 金属盐类
当使用同种活性组分的不同类型金属盐类水溶液时，由于金属盐类中
的配合物与载体浸渍时所产生的配位基置换反应机理不同，所制备的催化
剂中活性组分的分布是不同的。 如图4-1所示，制备Pt – Al2O3催化
Drying
evaporation
在载体表面吸附；
催化剂的制备方法——浸渍法
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 Egg-white 蛋黄型 Egg-Yolk
Active phase/Support