催化剂的制备方法--浸渍法

活性炭 硅藻土
浮石 活性白土 炭纤维
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： Ø 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）
Ø 无酸性（防止烯、炔的聚合反应，延长催化剂寿命）
缺点
Ø焙烧产生污染气体； Ø干 燥 过 程 会 导 致 活 性 组分迁移；
催化剂的制备方法——浸渍. 法
二、浸渍法基本原理
Ø 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
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
1
浸渍法概述
2
浸渍法基本原理
3
活性组分的不均匀分布
4
制备催化剂的影响因素
5
浸渍法主要工艺
6
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
—— 广泛用于制备负载型催化剂
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。
溶剂 水
丙酮
表4-1 溶剂对活性组分在载体上分布的影响
H2PtCl6/γ-Al2O3 均匀分布
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
氧化铝的焙烧
v 焙烧处理
Ä 通过微晶烧结，提高机械强度； Ä 除去载体中易挥发组分形成稳定结构； Ä 使载体获得一定的晶型、晶粒大小、孔
结构及比表面积；
v 水泡处理 Ä 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
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 载体性质的影响
载体的一般要求：
Ø 机械强度高；
常用载体：
Ø 合适的颗粒形状与尺寸、适宜的表面积、 孔结构等；
氧化铝 硅胶
Ø 耐热性好；
分子筛
Ø 导热性能良好（针对强放/吸热反应）； Ø 足够的吸水性； Ø 载体为惰性，与浸渍液不发生化学反应； Ø 不含催化剂毒物和导致副反应发生的物质； Ø 原料易得，制备简单，无污染；
（尤其负载型金属催化剂）
载体的预处理
用活性组份溶液浸渍
干燥
负载型金属催化剂
焙烧分解
活化（还原）
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。
H2PtCl6/活性炭 “蛋壳”型分布
“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
Ø 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；
Ø 浓度过低，一次浸渍达不到要求，必须多次浸渍，费时费力； Ø 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
如图4-1所示，制备Pt – Al2O3催化 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 分布；
图4-1 不同浸渍液时Pt在Al2O3上的浓度分布
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4.1.2 浸渍液所用溶剂
催化剂中活性组分含量（以氧化物计）
a VpC 100% 1VpC
载体比孔容，ml/g
浸渍液浓度（以氧化物计），g/ml
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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。
Egg-white Egg-Yolk
Active phase/Support
Support
适用于反应受 适用于反应受 动力学控制 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
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控制活性组分 分布的办法
选择合适的载体 选择合适的溶质和溶剂 添加竞争吸附剂 改变浸渍条件
diffusion adsorption
体渗透到毛细管内部； Ø 活性组分在孔内扩散及
Drying
evaporation
在载体表面吸附；
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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
蛋壳型
蛋白型
蛋黄型
Байду номын сангаас
Uniform
Egg-shell
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四、制备催化剂的影响因素
载体 性质
竞争 吸附剂
浸渍液 性质
影响 因素
浸渍 条件
载体 预处理
浸渍后 热处理
催化剂
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4.1 浸渍液性质的影响
浸渍液的配制
Ø 活性组分金属的易溶盐 —— 硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐等）； Ø 浸渍液浓度（取决于所要求的活性组分负载量）：
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
催化剂的制备方法——浸渍. 法
v 载体的抽真空处理
Ä 提高载体的吸附容量，保证金属负载量
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；
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
Ø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； Ø活性组分利用率高、成 本低； Ø生产方法简单，生产能 力高；
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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
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4.2.3 载体的孔结构
孔容 孔半径
比表面积
扩散 活性组分
催化剂
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4.3 载体预处理的影响