工业催化剂制备及使用PPT

体不断不断长大，逐渐稳定）
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1.盐的阴离子选择
（a）要考虑的问题
溶解度：大
杂质：少
易获性：易
价格：尽可能低
后处理：简单
（b) 各种盐的特点 硝酸盐：沉淀物稳定性少差、煅烧时有有毒的烟雾 硫酸盐：沉淀物稳定性少差、易产生SO2、H2S、是毒物 盐酸盐：沉淀物稳定性少差、CI-1常使酸性增加、是毒物 草酸盐：比较理想
水相中含酸根和K+、Na+、NH4+等生成的盐 洗涤作用：洗去杂质（机械杂质、化学杂质等）
滤饼中仍有60~80%水分→含有盐溶液+吸附杂质 杂质形态：1）机械参杂、2）表面粘着、3）表面吸附、
4）内部包藏、5）化学组分杂质 1）~3）可以通过洗涤除之； 4）~5）不可以通过洗涤除之；只能设法避免
沉淀剂母体
沉淀剂
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一般沉淀：按一定方式加入（有搅拌）→过程中浓度变化， 搅拌不均，加料速率不均 导致过饱和度不一 颗粒不均匀
共沉淀： 两种以上金属离子的盐溶液与一种沉淀剂作用 这是工业上制备多组分催化剂的常用方法之一 （也应注意加料方式、溶液组成、配比等因素）
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5.沉淀物的过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、还原操作 （1）过滤与洗涤 过滤作用：把沉淀物与水相分开
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4. 均匀沉淀与共沉淀法
均匀沉淀：（盐溶液+沉淀母体）搅拌均匀 形成均匀的体系
调温 母体分解成沉淀剂
均匀沉淀
加热
优点：颗粒粒度均一而致密，便于过滤和洗涤 实例：铝盐溶液+尿素（沉淀剂母体）—加热—放出OH-1
( N 2 ) 2 C H 3 H O 2 O 9 ~ 1 0 C 02 0 N 4 2 O H 1 C H 2 O
过凝聚饱
六.
和状态
成核
长大
凝胶溶液
纯化、浓缩
七.
老化
水凝胶 造粒、挤条、球化等 洗涤
过滤 3
八.
干燥
干凝胶
成型→焙烧→催
1.沉淀过程和晶体的形成
沉淀过程：
离子浓度>溶度积→产生沉淀
沉淀物形成阶段： （1）形成晶核 （2）晶核长大
晶核速率：
（1）晶核生成速率 R1（2）晶核长大速率 R2
晶核速率的影响： 如R1>R2→大量晶核出现→细小无定形颗 粒或胶体
Fe(OH)3
PH
5.3
5.3
5.2
4.1
2.0
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温度、浓度值、PH对沉淀过程的影响
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[4] 加料顺序的影响
顺加：沉淀剂→金属盐溶液中 （由于几种盐沉淀所需要的溶度积不同——易发生先 后沉淀现象—不利，应尽量避免）
逆加：金属盐溶液→沉淀剂中 （由于pH值总在变化—操作不稳定——应尽量避免）
并加：金属盐溶液+沉淀剂同时按比例加入 （最常用—可保持值不变或变化很小——很好）
形成结晶条件：
如R1<R2→形成大颗粒晶体 溶液离子浓度≧饱和浓度
生成固相速率≥固相溶解速度
初生成的细小晶体：溶解度大、无定型、杂质多
后长大的粗大晶体：杂质少、结构稳定、溶解度小，表面积小
沉淀物的老化： 沉淀反应终了后，沉淀物与溶液发生的不
可逆反应。（即初生的细晶体不断溶解，在
沉淀在粗大晶体上，杂质不断进入溶液，晶
粗晶 细晶
↑
杂质少
杂质多
●盐类沉淀剂→原则上形成晶形沉淀
●碱类沉淀剂→形成非晶形沉淀
（c）沉淀剂溶解度要大
优点：
（1）可以使金属离子沉淀完全（∵阴离子浓度高）
（2）被沉淀物吸附的量少→洗涤时容易
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（d）形成的沉淀物溶解度要小
可保证沉淀反应进行完全（对贵金属更重要）
（e）沉淀剂要无毒、要环保
3. 影响沉淀的因素
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[2] 温度的影响
T↗ 过饱和度↘→r晶核生成↘ 动能 ↗ → r晶核生成↗但生成的晶体不稳定
极值
结论: (1) 低温有利于晶核数量的增加——得到细小的颗粒 (2) 高温有利于晶核的长大——得到较大颗粒的结晶体
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[3] 溶液pH值的影响
Al3 OH
pH 7Al2O3 mH2O
pH 9 Al2O3 H2O pH 10 Al2O3 nH2O
（2）化学因素： 配方（化学组成）
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第一节 工业催化剂的制备
常用制备方法： （1）沉淀法 （2）浸渍法 （3）混合法 （4）离子交换法 （5）熔融法
一.沉淀法（最常用方法之一）
二. 用途：广泛用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金
属
三.
盐催化剂及载体
四.
PH调节
沉淀剂
五. 方法：可溶性cat.组分（金属盐水溶液）
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结论：必须要控制浓度的过饱和度、才能得到较理想的晶核物 做法：（1）沉淀开始时
溶液应wk.baidu.com当稀——以利于晶核长大 过饱和度不大时（S=1.5-2.0）——晶核主要是离
子沿晶格长大，形成完整的晶体。 过饱和度较大时（S>1.5-2.0）——快速的晶 格长大速率易导致晶格缺陷和位错、保藏杂质 （2）沉淀产生后，沉淀剂加入时应不断搅拌且缓缓加入 以避免局部过浓，同时维持一定的过饱和度。
工业催化剂的制备与使用
第一节 工业催化剂的制备 第二节 工业催化剂的失活与再生 第三节 工业催化剂的使用
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催化剂的性能：活性、选择性、稳定性 影响工业催化剂宏观性能的两大因素：
（a）催化剂的制备 （b）催化剂的使用状况 影响工业催化剂宏观性能的具体因素：
（1）物理因素 ：形状、集合尺寸、物相、比重、 密度 孔结构、比表面、机械强度、热稳定性
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2.沉淀剂的选择
（a）要选合适的沉淀剂 碱类： NH4OH、NaOH、KOH（贵）
碳酸盐： (NH4)2CO3、Na2CO3、CO2 有机酸： HAc、草酸（比较理想但贵） 常用沉淀剂： NH4OH、(NH4)2CO3→洗涤、热处理时好处理
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（b）形成的沉淀要便于过滤和洗涤
沉淀→晶形沉淀 和 非晶形沉淀
无定形胶体 针形胶体 球形结晶
沉淀过程应尽量保持PH值稳定 注意：加料方式也能对PH值产生影响
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水和氧化物沉淀过程的PH值
氢氧化物 Mg(OH)2
Mn(OH)2
Co(OH)2
Ni(OH)2
Fe(OH)2
PH
10.5
8.6
6.8
6.7
5.5
氢氧化物
Cu(OH)2
Cr(OH)3
Zn(OH)2
Al(OH)2
[1] 浓度的影响（因为浓度影响速率、速率影响晶体性质）
浓度影响速率r（r晶核、r长大）
速度：（1）晶核生成速率 N生=k(c-c*)3~4 （2）晶核长大速率 N扩散=k’(c-c界)
N表面反应=k’’(c-c*)1~2 扩算还是表面反应控制取决于具体情况
扩散控制取决于湍动情况（搅拌状况）。
表面反应情况取决于温度和浓度。