固体催化剂的制备及性能评价
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固体催化剂的制备及性能评价
1 催化剂设计程序
2 催化剂制备及成型方法
3 催化剂的积碳失活
4 催化剂的表征方法 5 催化剂评价体系
1 催化剂的设计程序
催化剂的主要组成
固体催化剂绝大多数为颗粒状，形状和尺寸根据反应和反应器的特征而定。 一般，固体催化剂由三部分组成： （1）主催化剂：起催化作用的根本性物质，多为金属和金属氧化物。 （2）助催化剂：具有提高主催化剂活性、选择性、改善催化剂的耐热性、 抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。
（4）热分解法：
把含有活性组分的盐类化合物，在高温下加热分解。 载体（γ-Al2O3）
用浸渍法制取KNO 3 / Al 2 O 3 样品，负载量为6. 3 mmo l/ g
373K下干燥
973K下抽真空进行焙烧，KNO 3 热分解为K2O
负载型固体碱催化剂—K 2 O/ γ-Al 2 O 3
（5）熔融法：
流化床用催化剂
（1）压片工艺
• 颗粒形状一致、大小均匀、表面光滑、强度高； • 适用于固定床反应器； • 缺点：生产能力的低，设备复杂。
原料 粉末
压片 模具
1、本机的上半部为压片结构：它的组成主要为上冲、中模、
下冲三个部分连成一体，周围19付冲模均匀排列在转盘的边缘 上、上下冲杆的尾部嵌在固定的曲线导轨上，当转盘作旋转运 动时，上下冲即随着曲线轨导作升降运动而达到压片目的。 2、主要工作过程分为：⑴充填；⑵压片；⑶出片。三道程序 连续进行，充填和压片有调节控制机构，附有表牌说明,操作 简易。 3、本机采用流栅式加料机构，能使物料均匀地充满模孔，减少片重差异。 4、电动机装在机座内，用三角皮带拖动蜗杆传动转盘，并在电动机轴上装置无级 变速皮带轮，通过电机的移动，可任意调节速度，使用安全可靠无噪音。 5、机座的侧面装有吸粉箱，其中有鼓风机、储粉室、滤粉室，当机器在高速运转 中，产生飞粉和中模下坠的粉末，通过吸粉嘴排除之，不致粘结塞住，保持运转 平稳正常。
几种常用的表征手段
在实验中对催化剂的表征常用x射线衍射、NH3程序升温脱附、差热分 析、红外光谱等方法。
（1）X射线衍射（XRD）
XRD是揭示晶体内部原子排列状 况最有利的工具，可以使催化剂 的许多宏观物理化学性质从微观
结构特点找到答案。
多被用于催化剂晶体研究和物相 分析。
焙烧温度对LaMn1Al11O19晶体结构的影响
浆液罐
热风 雾化 器 旋风 分离 粗粉
细粉
压力式喷雾干燥造粒机是采用压力式雾化器借
助隔膜泵的压力将溶液或浆状的物料雾化成细微液 滴，使表面积显著增大，经与热风进行充分热交换
得以快速干燥（十几秒至几十秒），从而得到粉体
或细小颗粒产品的设备。
技术指标： 蒸发量（kg/h）：25
加热方式：蒸汽+电加热补偿或燃油、煤气热风炉
No
评价结果好否
Yes
除外
平衡可能性
Yes
不合要求
附 合 要 求
评价结果好否
Yes
No
放大试验 动力学试验 强度与过程检查
催化剂设计给定 实用催化剂
技术和经济评价
助催化剂、载体选择
催化剂制备 活性、选择性试验
指标值：活性、选择性、寿命等
评价结果好否
Yes
No
催化剂的开发过程大致可分为三个阶段，对各阶段催化剂设计的应采用
不同做法。
• 第一阶段：多方面收集相关资料，从类似反应中选择具有高活性的
催化剂进行试验。或利用元素周期表、晶格常数、固体酸碱性质等进 行推断，根据这些假设选定一些催化剂进行制备和实验。一旦有了苗 头就要集中精力进行催化剂配方试验，以此扩大成果。
• 第二阶段：要用反应手段快速测试催化剂活性。
• 第三阶段：用最新手段揭示催化剂的内在性能，使问题全面解决。
成的碳。对催化剂的活性影响较大。
• 催化积碳与催化剂的性质密切相关，尤其与酸性有关。 • 在以金属氧化物、硫化物为活性组分的催化剂其积碳中心主要是酸中
心积碳，其积碳速率与催化剂表面酸碱性有关。
• 非催化积碳：气相结碳或非催化表面上生成碳质物的焦油和固体碳质 物的过程。在石化工业中较多存在。
影响催化剂积碳的因素：
（2）挤条工艺
• 塑性好的物料（铝胶等），或粉状物加了粘结剂后可挤条成型； • 强度低（可烧结补强）。
原料 粉末
挤条 模具
名称：小型催化剂成型挤条
机产品型号：KL 特性：压力:2-5Mpa
孔径: 0.7 ,1.0,1.3,1.8,2.0mm
可自选吹风加热功能
（3）喷雾工艺
• 用雾化器将溶液分散为雾状液滴，在热风中干燥而获得微球型催化剂； • 流化床催化剂大多用该法。
使用范围
固定床用催化剂
技术要求
1.催化剂的强度、粒度范围较大 2.形状不一的粒状催化剂易造成气流分布不均 3.颗粒尺寸过小会加大气流阻力，且成型困难
移动床用催化剂
1.机械强度要求高（催化剂需要不断移动）
2.形状为无角的小球（直径3-4mm或更大） 1.催化剂必须有良好的流动性能 2.微球颗粒直径为20-150μm
540℃活化、冷却、浸渍铂氯酸0.2~0.6%
120℃干燥
590℃活化焙烧分解 负载型重整催化剂
高温活化还原
（3）离子交换法：
把载体用离子交换使活性组分进入催化剂中，或除去有害组分。
氢型分子筛的制备（H-ZSM-5）：
硅酸钠 氢氧化钠
硫酸铝
晶 化 Na-ZSM-5分 子筛 1 M NH4NO3 交换3～5次Байду номын сангаасNH4-ZSM-5 分子筛 焙烧 脱氨 H-ZSM-5
• • 活性组份在载体表面上的吸附； 毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部；
•
•
提高浸渍量（可抽真空或提高浸渍液温
度）； 活性组份在载体上的不均匀分布。
活化还原
实例二
铂/氧化铝------重整催化剂—将汽油中直链烃芳构化
载体（99.9%Al2O3） 成型φ1/6*1/6英寸
预处理：比表面积250cm2/g,0.56ml/g
物化水充分混合、造粒，形成均匀的加湿粉料。
3 催化剂的积碳失活
催 化 性 能
A’ B A 使用时间 C
催化剂的失活过程：催
化剂在使用过程中，其活性和
D
选择性皆会逐渐下降，甚至失 去继续使用的价值。
图.催化剂使用中的性能变化 催化剂的失活是一个复杂的物理和化学变化过程。通常将失活过程划 分为以下三种类型：催化剂积碳等堵塞失活、催化剂中毒失活、催化 剂的热失活和烧结失活。
（2）红外光谱法（IR）
• • • 1963年Porry首次建议采用吡啶(Py)吸附的红外光谱（IR）法分析氧化物表面的 B酸和L酸，此后该方法得到充分的发展。 IR法是目前最常用的分析固体酸催化剂表面酸性的方法之一，它可同时得到催 化剂表面酸的类型、强度和酸量的信息。 IR分析装置主要由红外光谱仪、配套的真空处理装置和吸附装置组成，其中常 用的探针分子有Py，NH3等。
（3）载体：用来增大表面积，提高耐热性和机械强度。主催化剂和助催
化剂均匀分布在载体上。 常见载体有：高比表面积——活性炭、硅胶、Al2O3、粘土；中比表面
积——氧化镁、硅藻土、石棉；低比表面积——刚钻石、碳化硅、耐火
砖等。
设想
催化剂设计的给定
催化剂的选择 耐热性试验
No
化学反应的可能性
催化剂制备
平衡常数计算 活性、选择性试验
1. 活性高 2. 选择性好 3. 寿命长（包括稳定性、 强度、耐热性、抗毒性 等好） 4. 物理性能好（包括形状 和粒度及粒度分布，密 度、热熔、导热性、耐 磨性、煅烧性、流动性 等） 5. 制备方法简单可靠，重 现性好，贮存方便。 6. 使用性能好（要求填充 性能好，活化、再生容 易，便于回收，无毒） 7. 价格便宜
积碳失活
• 催化剂在使用过程中，因表面逐渐形成碳的沉积物从而使催化剂活性 下降的过程。在工业催化中，尤其涉及烃类反应中，催化剂的表面积 碳是一种不可避免的现象。积碳越快催化剂的使用周期越短。
• 催化剂上的积碳按形成方式分为非催化积碳和催化积碳。
• 催化积碳：在催化活性中心上，进行主催化反应的同时，由副反应生
影响因素很多，主要有原料情况、反应条件和催化剂性能三大因素。 • 原料情况 :主要有原料不纯、含酸性杂质、稀释剂、载气等因素。
• 反应条件: 原料气组成、反应温度、反应压力、空速等反应条件皆影响
催化剂表面积碳，其中尤以反应温度的影响最主要。 • 催化剂性能影响: 催化剂的宏观结构（孔径、比表面积等）、催化剂粒
塔身直径（mm）：1200 外形尺寸（m）：5×4×10
（4）滚球工艺
• 适用于球型催化剂的成型 • 粒度均匀，形状规则
• 机械强度不高，表面粗糙
滚筒造粒机-GHG25型滚筒式连续增湿 造粒机是用于粉状物料与液体的连续均匀 混合、造粒。该机采用连续注入粉料、连 续注入雾化液体到滚筒内计量加料方法实 现对物料的初步混合；滚筒内一组高速旋 转的叶片再对物料进行二次搅拌混合；滚 筒旋转带动物料翻动对物料进行三次翻动混合。在这三种混合效果的作用下，物料 被快速混合、造粒好。 造粒过程如下：经磨粉机磨细的粉料由提运设备输入到线性补偿料斗。料斗上 装有上、下限料位器。料位高于上限时，提运设备自动停车；料位低于下限时，提 运设备自动开启，以保持料斗中始终有一定的粉料，起到稳料作用。料斗下的螺旋 给料机把粉料定量输进造粒机主机。的螺旋抛料器，由螺旋抛料器把干细粉料连续 输进滚筒内，同时旋转喷水盘喷出物化水，在搅拌器和滚筒的作用下，干细粉料和
通过熔融金属生成合金而生成多元金属催化剂。
Raney型骨架Ni催化剂：
Al 先 后 熔炼 冷却 粉碎 成型
Na
成 品
干燥
沥滤
焙烧
干燥
20% NaOH
工业用催化剂的成型
• 反应器中需要一定尺寸和形状的催化剂颗粒（球型、条型、微球型、 蜂窝型等)； • 颗粒形状影响到催化剂的活性、选择性、强度、阻力、传热等。
2 催化剂制备及成型方法
催化剂制备方法 （1）沉淀法：将活性组分用酸碱中和以沉淀形式产生氢氧化物。
金属盐溶液
NaOH(Na2CO3)
沉淀 洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型
活 化
催化剂
实例一
36%氢氧化 钠 0.6%硫酸铝 50% 硅酸 13.4%四丙基 氢氧化铵
ZSM-5分子筛的制备
混合液
常温搅拌3h
物化性质测试项目
1. 化学组成（包括主要活 性组分、助催化剂、载 体等含量） 2. 电子状态（电子结合状 态、原子价态等） 3. 结晶状态（晶形，结晶 结构缺陷等） 4. 表面状态（比表面积， 有效表面积等） 5. 孔结构（孔容积、孔径 等） 6. 吸附特性（吸附和脱附 性能、吸附热、润湿热 等） 7. 密度、比热、导热等 8. 酸性种类和酸强度分布 9. 电学和磁学性质
• IR法表征固体酸催化剂表面
酸的类型是相当成功的，但 在酸强度和总酸量的定量分
析方面却差强人意。
• 至今为止IR法仍局限于定性 或半定量分析。
测定催化剂表面酸碱中心
用探针分子吡啶测定三种晶型ZrO2
1445
1571 1608
Absorbance/a.u.
4 催化剂表征方法
催化剂有多种多样，在制备 方面除有共同要求外还有许 多特殊要求。 为此必须对他们的某些物性 进行测定，并加以控制。 在物性测试过程中主要涉及 以下内容： 1.宏观物理结构是否有变化 2.微观物理结构是否有变化 3.组成是否有改变 4.相互之间是否有电子作用 5.是否有复合功能 制备与使用性能要求
溶胶
过滤 干燥 焙烧
170℃ 晶化
60℃ 陈化3h
ZSM-5 分子筛
拟薄水铝石30% 稀硝酸
成型
550℃ 焙烧4h 催化剂
（2）浸渍法：过量浸渍法、等体积浸渍法、多次浸渍法
将载体放进含有活性物质的液体中浸渍： 载体（如Al2O3）的沉淀 洗涤干燥 载体的成型 用活性组份浸渍 干燥 负载型金属催化剂 焙烧分解
径及表面酸碱性等影响积碳形成速率。
• 催化剂的不同组分也影响催化剂的抗积碳性能。如SO42-/MxOy型固体超 强酸催化剂酸性强度大，有良好的催化活性，但极易积碳结焦。
研究发现，通过添加适量的过渡金属或稀土金属可以减缓或消除积碳现象。 添加的主要金属元素多为Pt、Ni、Fe和Mn等，尤其是Pt，改性性能非常好。
左图是晶体的XRD图。图1
没有明显的峰表明样品为无
定形的；图2的蓝点是 LaAlO3的特征峰，表明 1000℃时LaMnAl11O19中含 有LaAlO3的杂质存在；图3 的红点是LaMnAl11O19的特 征峰，样品较纯，说明 1200℃是LaMnAl11O19的适 合干燥温度。
Supercritical drying
1 催化剂设计程序
2 催化剂制备及成型方法
3 催化剂的积碳失活
4 催化剂的表征方法 5 催化剂评价体系
1 催化剂的设计程序
催化剂的主要组成
固体催化剂绝大多数为颗粒状，形状和尺寸根据反应和反应器的特征而定。 一般，固体催化剂由三部分组成： （1）主催化剂：起催化作用的根本性物质，多为金属和金属氧化物。 （2）助催化剂：具有提高主催化剂活性、选择性、改善催化剂的耐热性、 抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。
（4）热分解法：
把含有活性组分的盐类化合物，在高温下加热分解。 载体（γ-Al2O3）
用浸渍法制取KNO 3 / Al 2 O 3 样品，负载量为6. 3 mmo l/ g
373K下干燥
973K下抽真空进行焙烧，KNO 3 热分解为K2O
负载型固体碱催化剂—K 2 O/ γ-Al 2 O 3
（5）熔融法：
流化床用催化剂
（1）压片工艺
• 颗粒形状一致、大小均匀、表面光滑、强度高； • 适用于固定床反应器； • 缺点：生产能力的低，设备复杂。
原料 粉末
压片 模具
1、本机的上半部为压片结构：它的组成主要为上冲、中模、
下冲三个部分连成一体，周围19付冲模均匀排列在转盘的边缘 上、上下冲杆的尾部嵌在固定的曲线导轨上，当转盘作旋转运 动时，上下冲即随着曲线轨导作升降运动而达到压片目的。 2、主要工作过程分为：⑴充填；⑵压片；⑶出片。三道程序 连续进行，充填和压片有调节控制机构，附有表牌说明,操作 简易。 3、本机采用流栅式加料机构，能使物料均匀地充满模孔，减少片重差异。 4、电动机装在机座内，用三角皮带拖动蜗杆传动转盘，并在电动机轴上装置无级 变速皮带轮，通过电机的移动，可任意调节速度，使用安全可靠无噪音。 5、机座的侧面装有吸粉箱，其中有鼓风机、储粉室、滤粉室，当机器在高速运转 中，产生飞粉和中模下坠的粉末，通过吸粉嘴排除之，不致粘结塞住，保持运转 平稳正常。
几种常用的表征手段
在实验中对催化剂的表征常用x射线衍射、NH3程序升温脱附、差热分 析、红外光谱等方法。
（1）X射线衍射（XRD）
XRD是揭示晶体内部原子排列状 况最有利的工具，可以使催化剂 的许多宏观物理化学性质从微观
结构特点找到答案。
多被用于催化剂晶体研究和物相 分析。
焙烧温度对LaMn1Al11O19晶体结构的影响
浆液罐
热风 雾化 器 旋风 分离 粗粉
细粉
压力式喷雾干燥造粒机是采用压力式雾化器借
助隔膜泵的压力将溶液或浆状的物料雾化成细微液 滴，使表面积显著增大，经与热风进行充分热交换
得以快速干燥（十几秒至几十秒），从而得到粉体
或细小颗粒产品的设备。
技术指标： 蒸发量（kg/h）：25
加热方式：蒸汽+电加热补偿或燃油、煤气热风炉
No
评价结果好否
Yes
除外
平衡可能性
Yes
不合要求
附 合 要 求
评价结果好否
Yes
No
放大试验 动力学试验 强度与过程检查
催化剂设计给定 实用催化剂
技术和经济评价
助催化剂、载体选择
催化剂制备 活性、选择性试验
指标值：活性、选择性、寿命等
评价结果好否
Yes
No
催化剂的开发过程大致可分为三个阶段，对各阶段催化剂设计的应采用
不同做法。
• 第一阶段：多方面收集相关资料，从类似反应中选择具有高活性的
催化剂进行试验。或利用元素周期表、晶格常数、固体酸碱性质等进 行推断，根据这些假设选定一些催化剂进行制备和实验。一旦有了苗 头就要集中精力进行催化剂配方试验，以此扩大成果。
• 第二阶段：要用反应手段快速测试催化剂活性。
• 第三阶段：用最新手段揭示催化剂的内在性能，使问题全面解决。
成的碳。对催化剂的活性影响较大。
• 催化积碳与催化剂的性质密切相关，尤其与酸性有关。 • 在以金属氧化物、硫化物为活性组分的催化剂其积碳中心主要是酸中
心积碳，其积碳速率与催化剂表面酸碱性有关。
• 非催化积碳：气相结碳或非催化表面上生成碳质物的焦油和固体碳质 物的过程。在石化工业中较多存在。
影响催化剂积碳的因素：
（2）挤条工艺
• 塑性好的物料（铝胶等），或粉状物加了粘结剂后可挤条成型； • 强度低（可烧结补强）。
原料 粉末
挤条 模具
名称：小型催化剂成型挤条
机产品型号：KL 特性：压力:2-5Mpa
孔径: 0.7 ,1.0,1.3,1.8,2.0mm
可自选吹风加热功能
（3）喷雾工艺
• 用雾化器将溶液分散为雾状液滴，在热风中干燥而获得微球型催化剂； • 流化床催化剂大多用该法。
使用范围
固定床用催化剂
技术要求
1.催化剂的强度、粒度范围较大 2.形状不一的粒状催化剂易造成气流分布不均 3.颗粒尺寸过小会加大气流阻力，且成型困难
移动床用催化剂
1.机械强度要求高（催化剂需要不断移动）
2.形状为无角的小球（直径3-4mm或更大） 1.催化剂必须有良好的流动性能 2.微球颗粒直径为20-150μm
540℃活化、冷却、浸渍铂氯酸0.2~0.6%
120℃干燥
590℃活化焙烧分解 负载型重整催化剂
高温活化还原
（3）离子交换法：
把载体用离子交换使活性组分进入催化剂中，或除去有害组分。
氢型分子筛的制备（H-ZSM-5）：
硅酸钠 氢氧化钠
硫酸铝
晶 化 Na-ZSM-5分 子筛 1 M NH4NO3 交换3～5次Байду номын сангаасNH4-ZSM-5 分子筛 焙烧 脱氨 H-ZSM-5
• • 活性组份在载体表面上的吸附； 毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部；
•
•
提高浸渍量（可抽真空或提高浸渍液温
度）； 活性组份在载体上的不均匀分布。
活化还原
实例二
铂/氧化铝------重整催化剂—将汽油中直链烃芳构化
载体（99.9%Al2O3） 成型φ1/6*1/6英寸
预处理：比表面积250cm2/g,0.56ml/g
物化水充分混合、造粒，形成均匀的加湿粉料。
3 催化剂的积碳失活
催 化 性 能
A’ B A 使用时间 C
催化剂的失活过程：催
化剂在使用过程中，其活性和
D
选择性皆会逐渐下降，甚至失 去继续使用的价值。
图.催化剂使用中的性能变化 催化剂的失活是一个复杂的物理和化学变化过程。通常将失活过程划 分为以下三种类型：催化剂积碳等堵塞失活、催化剂中毒失活、催化 剂的热失活和烧结失活。
（2）红外光谱法（IR）
• • • 1963年Porry首次建议采用吡啶(Py)吸附的红外光谱（IR）法分析氧化物表面的 B酸和L酸，此后该方法得到充分的发展。 IR法是目前最常用的分析固体酸催化剂表面酸性的方法之一，它可同时得到催 化剂表面酸的类型、强度和酸量的信息。 IR分析装置主要由红外光谱仪、配套的真空处理装置和吸附装置组成，其中常 用的探针分子有Py，NH3等。
（3）载体：用来增大表面积，提高耐热性和机械强度。主催化剂和助催
化剂均匀分布在载体上。 常见载体有：高比表面积——活性炭、硅胶、Al2O3、粘土；中比表面
积——氧化镁、硅藻土、石棉；低比表面积——刚钻石、碳化硅、耐火
砖等。
设想
催化剂设计的给定
催化剂的选择 耐热性试验
No
化学反应的可能性
催化剂制备
平衡常数计算 活性、选择性试验
1. 活性高 2. 选择性好 3. 寿命长（包括稳定性、 强度、耐热性、抗毒性 等好） 4. 物理性能好（包括形状 和粒度及粒度分布，密 度、热熔、导热性、耐 磨性、煅烧性、流动性 等） 5. 制备方法简单可靠，重 现性好，贮存方便。 6. 使用性能好（要求填充 性能好，活化、再生容 易，便于回收，无毒） 7. 价格便宜
积碳失活
• 催化剂在使用过程中，因表面逐渐形成碳的沉积物从而使催化剂活性 下降的过程。在工业催化中，尤其涉及烃类反应中，催化剂的表面积 碳是一种不可避免的现象。积碳越快催化剂的使用周期越短。
• 催化剂上的积碳按形成方式分为非催化积碳和催化积碳。
• 催化积碳：在催化活性中心上，进行主催化反应的同时，由副反应生
影响因素很多，主要有原料情况、反应条件和催化剂性能三大因素。 • 原料情况 :主要有原料不纯、含酸性杂质、稀释剂、载气等因素。
• 反应条件: 原料气组成、反应温度、反应压力、空速等反应条件皆影响
催化剂表面积碳，其中尤以反应温度的影响最主要。 • 催化剂性能影响: 催化剂的宏观结构（孔径、比表面积等）、催化剂粒
塔身直径（mm）：1200 外形尺寸（m）：5×4×10
（4）滚球工艺
• 适用于球型催化剂的成型 • 粒度均匀，形状规则
• 机械强度不高，表面粗糙
滚筒造粒机-GHG25型滚筒式连续增湿 造粒机是用于粉状物料与液体的连续均匀 混合、造粒。该机采用连续注入粉料、连 续注入雾化液体到滚筒内计量加料方法实 现对物料的初步混合；滚筒内一组高速旋 转的叶片再对物料进行二次搅拌混合；滚 筒旋转带动物料翻动对物料进行三次翻动混合。在这三种混合效果的作用下，物料 被快速混合、造粒好。 造粒过程如下：经磨粉机磨细的粉料由提运设备输入到线性补偿料斗。料斗上 装有上、下限料位器。料位高于上限时，提运设备自动停车；料位低于下限时，提 运设备自动开启，以保持料斗中始终有一定的粉料，起到稳料作用。料斗下的螺旋 给料机把粉料定量输进造粒机主机。的螺旋抛料器，由螺旋抛料器把干细粉料连续 输进滚筒内，同时旋转喷水盘喷出物化水，在搅拌器和滚筒的作用下，干细粉料和
通过熔融金属生成合金而生成多元金属催化剂。
Raney型骨架Ni催化剂：
Al 先 后 熔炼 冷却 粉碎 成型
Na
成 品
干燥
沥滤
焙烧
干燥
20% NaOH
工业用催化剂的成型
• 反应器中需要一定尺寸和形状的催化剂颗粒（球型、条型、微球型、 蜂窝型等)； • 颗粒形状影响到催化剂的活性、选择性、强度、阻力、传热等。
2 催化剂制备及成型方法
催化剂制备方法 （1）沉淀法：将活性组分用酸碱中和以沉淀形式产生氢氧化物。
金属盐溶液
NaOH(Na2CO3)
沉淀 洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型
活 化
催化剂
实例一
36%氢氧化 钠 0.6%硫酸铝 50% 硅酸 13.4%四丙基 氢氧化铵
ZSM-5分子筛的制备
混合液
常温搅拌3h
物化性质测试项目
1. 化学组成（包括主要活 性组分、助催化剂、载 体等含量） 2. 电子状态（电子结合状 态、原子价态等） 3. 结晶状态（晶形，结晶 结构缺陷等） 4. 表面状态（比表面积， 有效表面积等） 5. 孔结构（孔容积、孔径 等） 6. 吸附特性（吸附和脱附 性能、吸附热、润湿热 等） 7. 密度、比热、导热等 8. 酸性种类和酸强度分布 9. 电学和磁学性质
• IR法表征固体酸催化剂表面
酸的类型是相当成功的，但 在酸强度和总酸量的定量分
析方面却差强人意。
• 至今为止IR法仍局限于定性 或半定量分析。
测定催化剂表面酸碱中心
用探针分子吡啶测定三种晶型ZrO2
1445
1571 1608
Absorbance/a.u.
4 催化剂表征方法
催化剂有多种多样，在制备 方面除有共同要求外还有许 多特殊要求。 为此必须对他们的某些物性 进行测定，并加以控制。 在物性测试过程中主要涉及 以下内容： 1.宏观物理结构是否有变化 2.微观物理结构是否有变化 3.组成是否有改变 4.相互之间是否有电子作用 5.是否有复合功能 制备与使用性能要求
溶胶
过滤 干燥 焙烧
170℃ 晶化
60℃ 陈化3h
ZSM-5 分子筛
拟薄水铝石30% 稀硝酸
成型
550℃ 焙烧4h 催化剂
（2）浸渍法：过量浸渍法、等体积浸渍法、多次浸渍法
将载体放进含有活性物质的液体中浸渍： 载体（如Al2O3）的沉淀 洗涤干燥 载体的成型 用活性组份浸渍 干燥 负载型金属催化剂 焙烧分解
径及表面酸碱性等影响积碳形成速率。
• 催化剂的不同组分也影响催化剂的抗积碳性能。如SO42-/MxOy型固体超 强酸催化剂酸性强度大，有良好的催化活性，但极易积碳结焦。
研究发现，通过添加适量的过渡金属或稀土金属可以减缓或消除积碳现象。 添加的主要金属元素多为Pt、Ni、Fe和Mn等，尤其是Pt，改性性能非常好。
左图是晶体的XRD图。图1
没有明显的峰表明样品为无
定形的；图2的蓝点是 LaAlO3的特征峰，表明 1000℃时LaMnAl11O19中含 有LaAlO3的杂质存在；图3 的红点是LaMnAl11O19的特 征峰，样品较纯，说明 1200℃是LaMnAl11O19的适 合干燥温度。
Supercritical drying