1、催化剂的制备方法催化剂的制备方法123催化剂的制备方法简介催化剂的制备方法简介具体简介具体简介实例介绍实例介绍目录目录催化剂的催化剂的制备方法制备方法1.1.浸渍法浸渍法2.2.沉淀法沉淀法3.3.离子交换法离子交换法4.4.共混合法共混合法5.5.滚涂法和滚涂法和喷涂法喷涂法6.6.沥滤法沥滤法具体简介具体简介一、浸渍法一、浸渍法 将载体置于含活性组分的溶液中浸泡，将载体置于含活性组分的溶液中浸泡，达到平衡后将剩余液体除去（或将溶液达到平衡后将剩余液体除去（或将溶液全部浸入固体），再经干燥、煅烧、活全部浸入固体），再经干燥、煅烧、活化等步骤，即得催化剂。化等步骤，即得催化剂。浸渍溶液中所含的
2、活性组分，应该有浸渍溶液中所含的活性组分，应该有溶解度大、结构稳定或可受热分解为稳溶解度大、结构稳定或可受热分解为稳定化合物的特点。一般多选用硝酸盐、定化合物的特点。一般多选用硝酸盐、乙酸盐、铵盐等。乙酸盐、铵盐等。流程：流程：载体（如载体（如Al2O3Al2O3）沉淀）沉淀洗涤、干燥洗涤、干燥用活性组分将溶液浸渍用活性组分将溶液浸渍催化剂成型催化剂成型干燥干燥焙烧分解焙烧分解活化还原活化还原负载型金属负载型金属氧化催化剂氧化催化剂负载型金负载型金属催化剂属催化剂浸渍法的基本原理浸渍法的基本原理 当多空载体与溶液接触时，由当多空载体与溶液接触时，由于表面张力作用而产生的毛细管压于表面张力作用而
3、产生的毛细管压力，使溶液进入毛细管内部，然后力，使溶液进入毛细管内部，然后溶液中的活性组分再在细孔内表面溶液中的活性组分再在细孔内表面上吸附。上吸附。浸渍法的影响因素：浸渍法的影响因素：1）盐浓度：）盐浓度：活性组分金属的易溶盐活性组分金属的易溶盐 硝酸盐、铵盐、有硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐、乳酸盐）机酸盐（乙酸盐、乳酸盐）浸渍液浓度浸渍液浓度：%1001ppCVCVa催化剂中活性组分含量（以氧化物计）催化剂中活性组分含量（以氧化物计）载体比孔容，载体比孔容，ml/gml/g浸渍液浓度浸渍液浓度（以氧化物计）（以氧化物计），g/mlg/ml2）浸渍时间：）浸渍时间：t=2/x x2/r 渗
4、透时间与粘度系数、表面张力、孔径渗透时间与粘度系数、表面张力、孔径和粒度有关和粒度有关在氧化铝上浸渍含在氧化铝上浸渍含NiNi化合物化合物关于浸渍时间的几种情况：关于浸渍时间的几种情况：1 1）活性组分在孔壁的吸附速率快于扩散速率，导致活）活性组分在孔壁的吸附速率快于扩散速率，导致活性组分吸附在孔口（时间或活性组分浓度不够）；性组分吸附在孔口（时间或活性组分浓度不够）；2 2）浸渍后过滤，静置，吸附的活性成分重新解吸，通）浸渍后过滤，静置，吸附的活性成分重新解吸，通过再分配实现均匀分布（不立刻干燥）；过再分配实现均匀分布（不立刻干燥）；3 3）浸渍后不过滤，载体外活性成分不断扩散至孔道内，）浸
5、渍后不过滤，载体外活性成分不断扩散至孔道内，实现均匀分布（增加浸渍时间）。实现均匀分布（增加浸渍时间）。3）浸渍前载体的状态浸渍前载体的状态 载体状态不同使组分在载体内部载体状态不同使组分在载体内部的分布不均匀，且当浸渍液浓度愈的分布不均匀，且当浸渍液浓度愈大，不均匀性愈显著。在同样浓度大，不均匀性愈显著。在同样浓度的浸渍液条件下，干燥载体内浸渍的浸渍液条件下，干燥载体内浸渍组分的分布比湿载体时均匀。组分的分布比湿载体时均匀。4）活性组分分布对催化活性的影响活性组分分布对催化活性的影响均匀均匀 蛋壳蛋壳 蛋白蛋白 蛋黄蛋黄浸渍方法分类：浸渍方法分类：过量浸渍法：将载体浸渍在过量溶液中，溶过量浸
6、渍法：将载体浸渍在过量溶液中，溶液体积大于载体可吸附的液体体积，一段时液体积大于载体可吸附的液体体积，一段时间后除去过剩的液体，干燥、焙烧、活化间后除去过剩的液体，干燥、焙烧、活化等体积浸渍法：预先测定载体吸入溶液的能等体积浸渍法：预先测定载体吸入溶液的能力，然后加入正好使载体完全浸渍所需的溶力，然后加入正好使载体完全浸渍所需的溶液量（实际采用喷雾法液量（实际采用喷雾法把配好的溶液喷把配好的溶液喷洒在不断翻动的载体上，达到浸渍的目的）洒在不断翻动的载体上，达到浸渍的目的）多次浸渍法：将浸渍、干燥和焙烧反复进行多次浸渍法：将浸渍、干燥和焙烧反复进行多次多次二、沉淀法二、沉淀法 沉淀法的基本原理是
7、在含金属盐类沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥后，即得成的沉淀物分离、洗涤、干燥后，即得催化剂。催化剂。这种方法由于要得到具有一定活性这种方法由于要得到具有一定活性化合物，所以在操作上必须更加严格。化合物，所以在操作上必须更加严格。沉淀法的流程：沉淀法的流程：两种以上两种以上金属盐溶液金属盐溶液混合混合加加Na(OH)Na(OH)沉淀沉淀晶形或非晶形或非晶形沉淀晶形沉淀洗涤洗涤干燥干燥焙烧焙烧研磨研磨成型成型活化活化催化剂催化剂u沉淀法的
8、控制因素沉淀法的控制因素（1）沉淀剂的选择）沉淀剂的选择 a：尽可能的使用易分解并含有挥发成分的沉淀：尽可能的使用易分解并含有挥发成分的沉淀剂剂 b：形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤：形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤 c：沉淀剂的溶解度要大一些：沉淀剂的溶解度要大一些 d：沉淀剂不应造成环境污染：沉淀剂不应造成环境污染常用沉淀剂：常用沉淀剂：碱碱 类：氨水、类：氨水、NaOH、KOH 碳酸盐：碳酸盐：(NH4)2CO3、Na2CO3、CO2 有机酸：有机酸：CH3COOH、H2C2O4、CH3COONH4、(NH4)2C2O4（2）溶液浓度的影响）溶液浓度的影响 溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓
9、度超过饱和溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓度超过饱和浓度。浓度。溶液的浓度对沉淀过程的影响表现在对晶核的生成和溶液的浓度对沉淀过程的影响表现在对晶核的生成和晶核生长的影响。晶核生长的影响。生成速率或长大速率生成速率或长大速率溶液过饱和度溶液过饱和度晶体大小晶体大小晶核生成速率晶核生成速率晶晶核核长长大大速速率率晶体颗粒大小晶体颗粒大小（3）沉淀温度）沉淀温度 当溶液中溶质数量一定时，温度高则过饱和度下降，当溶液中溶质数量一定时，温度高则过饱和度下降，使晶核生成的速率减小；当温度低时，由于溶液的过饱使晶核生成的速率减小；当温度低时，由于溶液的过饱和度增大，而使晶核的生成速率增加。和度增大，而使
10、晶核的生成速率增加。生成速率或长大速率生成速率或长大速率温度温度晶体大小晶体大小晶核生成速率晶核生成速率晶晶核核长长大大速速率率晶体颗粒大小晶体颗粒大小（4）加料顺序）加料顺序 顺加法顺加法：沉淀剂加入到金属沉淀剂加入到金属盐溶液中盐溶液中逆加法逆加法：金属盐溶液加入到金属盐溶液加入到沉淀剂中沉淀剂中并加法并加法：金属盐溶液和：金属盐溶液和沉淀剂按比例同时并流沉淀剂按比例同时并流加到沉淀槽中加到沉淀槽中pH pH 多组分多组分先后先后沉淀沉淀 沉淀不沉淀不均匀均匀pH pH 多组分多组分同时同时沉淀沉淀 沉淀均沉淀均匀匀pHpH稳定稳定 多组分多组分同时同时沉淀沉淀 沉淀均沉淀均匀匀（5）pH
11、值值 沉淀法中常用碱性物质作沉淀剂，沉沉淀法中常用碱性物质作沉淀剂，沉淀物的生成在相当大的程度上受溶液的淀物的生成在相当大的程度上受溶液的pH值得影响值得影响u沉淀方法的分离沉淀方法的分离1）单组分沉淀法）单组分沉淀法 单组份沉淀法是通过沉淀剂与一种特单组份沉淀法是通过沉淀剂与一种特殊组分溶液作用以制备单一组分沉淀物殊组分溶液作用以制备单一组分沉淀物的方法。的方法。例：氧化铝的制备例：氧化铝的制备 碱法：碱法：Al3+OH-Al3+OH-Al2O3 Al2O3 n nH2O H2O 酸法：酸法：AlO2-+H3O+AlO2-+H3O+Al2O3 Al2O3 n nH2O H2O （2）共沉淀法
12、）共沉淀法 共沉淀法是将催化剂所需的两个或两共沉淀法是将催化剂所需的两个或两个以上组分同时沉淀的一个方法。个以上组分同时沉淀的一个方法。注意：注意：各金属盐、沉淀剂浓度、介质各金属盐、沉淀剂浓度、介质pHpH值、值、加料方式等条件件必须满足各个组分同加料方式等条件件必须满足各个组分同时沉淀的要求时沉淀的要求共沉淀时是否可形成复合碳酸盐的金属共沉淀时是否可形成复合碳酸盐的金属金属金属AlAlMgMgCaCaZnZnCuCu是是否否否否是是FeFe是是是是否否否否NiNi是是是是否否否否ZnZn是是否否否否MgMg是是是是否否CaCa否否是是否否3）均匀沉淀法和超均匀沉淀法）均匀沉淀法和超均匀沉淀
13、法 均匀沉淀物不易得到，一般情况下是均匀沉淀物不易得到，一般情况下是在溶液中以均匀的速率产生沉淀剂的离在溶液中以均匀的速率产生沉淀剂的离子或者改变溶液的子或者改变溶液的pH值。值。超均匀共沉淀法操作形成分为两步。超均匀共沉淀法操作形成分为两步。首先，制备盐溶液的悬浮层，并将这些首先，制备盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立刻混合成为超饱和溶液，然后，悬浮层立刻混合成为超饱和溶液，然后，由此超饱和溶液得到均匀沉淀。由此超饱和溶液得到均匀沉淀。（4）浸渍沉淀法）浸渍沉淀法 在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成之后，加热升温使待浸渍单元操作完成之后，加热升温使
14、待沉淀组分沉积在载体表面。沉淀组分沉积在载体表面。（5）导晶沉淀法）导晶沉淀法 借晶化导向剂引导非晶体沉淀转化为借晶化导向剂引导非晶体沉淀转化为晶体型沉淀的快速而有效的方法。晶体型沉淀的快速而有效的方法。（6）水热合成法）水热合成法 水在高温、高压下时称之为水热状态。水在高温、高压下时称之为水热状态。利用水热合成可以合成大的单晶和新的利用水热合成可以合成大的单晶和新的沸石分子筛。沸石分子筛。三、离子交换法三、离子交换法 离子交换法是在载体上金属离子交离子交换法是在载体上金属离子交换而负载的方法。具有表面羟基的二氧换而负载的方法。具有表面羟基的二氧化硅凝胶、氧化处理过的活性炭、天热化硅凝胶、氧化
15、处理过的活性炭、天热硅酸盐或人工合成的硅酸盐，其中含有硅酸盐或人工合成的硅酸盐，其中含有大量的阳离子，有的易解离，因而可与大量的阳离子，有的易解离，因而可与其他的阳离子进行交换。其他的阳离子进行交换。在交换过程中，根据交换离子的种在交换过程中，根据交换离子的种类和交换度的不同，需要注意交换温度、类和交换度的不同，需要注意交换温度、交换浓度等因素。交换浓度等因素。分子筛上的离子交换过程：分子筛上的离子交换过程：分子筛的化学组成：分子筛的化学组成：M Mn+n+(Al(Al2 2O O3 3)p p(SiO(SiO2 2)q q wHwH2 2O OM M 是是n n价碱金属、碱土金属阳离子，特价
16、碱金属、碱土金属阳离子，特别是钠离子。别是钠离子。p,q,wp,q,w分别是氧化硅、分别是氧化硅、氧化铝、结晶水的分子数。通过改变这氧化铝、结晶水的分子数。通过改变这些变数和分子筛晶胞内四面体的排列组些变数和分子筛晶胞内四面体的排列组合（链状、层状、多面体等）可以衍生合（链状、层状、多面体等）可以衍生各种类型分子筛。各种类型分子筛。离子交换顺序离子交换顺序四四、共混合法共混合法 许多固体催化剂是用比较简单的混许多固体催化剂是用比较简单的混合法经碾压制成。其基本操作是将活性合法经碾压制成。其基本操作是将活性组分与载体机械混合后，碾压至一定程组分与载体机械混合后，碾压至一定程度，再经挤条成型，最后
17、煅烧活化。分度，再经挤条成型，最后煅烧活化。分为干混合法为干混合法和湿混合法。和湿混合法。常用的设备有：常用的设备有：拌粉机、球磨机、捏合拌粉机、球磨机、捏合机、槽式混合器、轮碾机等。机、槽式混合器、轮碾机等。干混合法的流程：干混合法的流程：湿混合法的流程：湿混合法的流程：五、五、滚涂法和喷涂法滚涂法和喷涂法 喷涂法喷涂法可以看成是由浸渍法派生而出可以看成是由浸渍法派生而出的，而滚涂法则可看成是共混合法。的，而滚涂法则可看成是共混合法。滚涂法滚涂法是将活性组分先放在一个可是将活性组分先放在一个可动摇的容器中，再将载体布于其上，经动摇的容器中，再将载体布于其上，经过一段时间的滚动，活性组分逐渐黏
18、附过一段时间的滚动，活性组分逐渐黏附其上。其上。喷涂法与滚涂法喷涂法与滚涂法类似，但活性组分类似，但活性组分不与载体混合一起，而是用喷枪或其他不与载体混合一起，而是用喷枪或其他手段喷附于载体上。手段喷附于载体上。六六、沥滤法（骨架催化剂的制备）沥滤法（骨架催化剂的制备）骨架催化剂是一种常用于加氢、脱氢骨架催化剂是一种常用于加氢、脱氢反应的催化剂。这类催化剂的特点是金反应的催化剂。这类催化剂的特点是金属分散度高、催化活性高。常用的是骨属分散度高、催化活性高。常用的是骨架镍，此外还有骨架钴、骨架铁催化剂架镍，此外还有骨架钴、骨架铁催化剂等。这类催化剂又称等。这类催化剂又称RaneyRaney催化剂
19、。催化剂。骨架催化剂的制备一般分为三步，骨架催化剂的制备一般分为三步，即合金的制取、粉碎及溶解。即合金的制取、粉碎及溶解。具体实例具体实例一、浸渍法一、浸渍法几个浸渍法制备催化剂的实例几个浸渍法制备催化剂的实例1.甲醇氧化制甲醛用铁钼系催化剂甲醇氧化制甲醛用铁钼系催化剂 将将Fe2(MoO4)3粉与草酸混合，用蒸馏粉与草酸混合，用蒸馏水加热溶解，配制成两种不同比重的溶水加热溶解，配制成两种不同比重的溶液，分两次浸渍在硅胶上。液，分两次浸渍在硅胶上。2.乙烯空气氧化制环氧乙烷用银催化剂乙烯空气氧化制环氧乙烷用银催化剂3.异丁烷催化脱氢用异丁烷催化脱氢用CrO.K2O/Al2O3催化催化剂剂4.邻
20、二甲苯制苯酐用邻二甲苯制苯酐用V2O5-K2S2O7-Sb2O5-TiO2催化剂催化剂二、沉淀法制备催化剂举例二、沉淀法制备催化剂举例1.Al2O31.Al2O3的制备（单组分沉淀剂）的制备（单组分沉淀剂）多数情况下都是先制备氧化铝的水多数情况下都是先制备氧化铝的水合物，然后将其转化为合物，然后将其转化为Al2O3Al2O3。水合氧。水合氧化铝一般有四种：化铝一般有四种：-Al2O3.3H2O-Al2O3.3H2O-水氧水氧铝铝-Al2O3.H2O-Al2O3.H2O-水软铝石、水软铝石、-Al2O3.3H2O-Al2O3.3H2O-拜尔石、拜尔石、-Al2O3.H2O-Al2O3.H2O-水
21、硬水硬铝石。铝石。A A、-Al2O3.H2O-Al2O3.H2O的制备的制备 将氢氧化铝凝胶在将氢氧化铝凝胶在pH12pH12的溶液中，于的溶液中，于353K353K陈陈化，便得到产物。化，便得到产物。B B、-Al2O3.3H2O-Al2O3.3H2O的制备的制备 通常在通常在313-333K313-333K将将CO2CO2慢慢通入慢慢通入NaAlO3NaAlO3溶液中，溶液中，在在pH12pH12时，便得到产物。时，便得到产物。C C、-Al2O3.H2OAl2O3.H2O的制备的制备 在热压釜中将氧化铝或其三水合物置于在热压釜中将氧化铝或其三水合物置于548-548-698K698K、
22、大于、大于14.114.1*10103 3压力下便可得到。压力下便可得到。D D、-Al2O3.3H2OAl2O3.3H2O的制备的制备 室温下降将室温下降将CO2CO2快速通入快速通入NaAlO3NaAlO3溶液中，在在溶液中，在在pH10pH10时，便可得到产物。时，便可得到产物。2.2.分子筛的制备分子筛的制备 制备分子筛主要通过混合液成胶、晶化、洗制备分子筛主要通过混合液成胶、晶化、洗涤、成型及活化等步骤。以下介绍影响分子筛涤、成型及活化等步骤。以下介绍影响分子筛制备的几个因素。制备的几个因素。（1 1）硅铝比。不同型号的分子筛有其固定的硅铝）硅铝比。不同型号的分子筛有其固定的硅铝比，
23、如比，如A A型为型为2.02.0左右。左右。（2 2）基数。基数是指反应物料中氧化铝的摩尔浓）基数。基数是指反应物料中氧化铝的摩尔浓度。度。A A型为型为0.2-0.3mol/L.0.2-0.3mol/L.（3 3）碱度。指晶化过程中，反应液中所含碱的浓）碱度。指晶化过程中，反应液中所含碱的浓度，一般以度，一般以Na2ONa2O的摩尔度表示。的摩尔度表示。（4 4）晶化温度和晶化时间。一般规律是，高温晶）晶化温度和晶化时间。一般规律是，高温晶化需时短，低温晶化需时长。化需时短，低温晶化需时长。（5 5）成胶温度。一般情况下，温度越高越易成胶。）成胶温度。一般情况下，温度越高越易成胶。三、离子
24、交换法制备催化剂的实例三、离子交换法制备催化剂的实例1.SiO2表面上的离子交换表面上的离子交换 因为因为SiO2的表面羟基有的表面羟基有H+显酸性，因而有阳显酸性，因而有阳离子交换能力。离子交换能力。2.SiO2.Al2O3表面上的离子交换表面上的离子交换 预先将预先将SiO2.Al2O3的的H+用用0.1mol/L氨水离子氨水离子交换，成为交换，成为NH4+型，由型，由NH4+/SiO2.Al2O3与与阳离子交换。阳离子交换。3.沸石分子筛的离子交换沸石分子筛的离子交换 沸石分子筛的制备过程中需要经历的操作有固沸石分子筛的制备过程中需要经历的操作有固体酸催化剂的制备、金属离子体酸催化剂的制
25、备、金属离子/沸石催化剂的制沸石催化剂的制备和利用离子交换法使沸石转型。备和利用离子交换法使沸石转型。四、共混合法催化剂制备的实例四、共混合法催化剂制备的实例1.活性组分（活性组分（V2O5.K2O）混合物的配制。）混合物的配制。2.载体硅藻土的精制。载体硅藻土的精制。3.活性组分与载体混合碾压。活性组分与载体混合碾压。五、滚涂法和喷涂法催化剂制备的实例五、滚涂法和喷涂法催化剂制备的实例1.滚涂法可以用来制备如乙烯空气氧化制滚涂法可以用来制备如乙烯空气氧化制环氧乙烷用银催化剂。环氧乙烷用银催化剂。2.喷涂法可以用来制备如丙烯腈合成所用喷涂法可以用来制备如丙烯腈合成所用磷钼铋薄层催化剂。磷钼铋薄层催化剂。
