浸渍法制备催化剂.pptVIP

Principles of impregnation 将载体放到含有活性物质、助剂成分的液体或气体中浸渍，依靠毛细管压力进入使组分进入载体内部，同时组分还会在载体表面上吸附。使活性组分在载体表面吸附直到平衡，除去剩余液体，进行干燥、焙烧、活化（还原）等后处理 浸渍法通常包括载体预处理、浸渍液配置、浸渍、除去过量液体、干燥和焙烧、活化等过程 浸渍过程包括渗透、扩散、吸附、沉积、离子交换及发生反应等过程 Impregnation 浸渍方法分类 按活性组分的状态——溶液浸渍、气相浸渍 按载体情况——干法浸渍、湿法浸渍 按溶液使用量——等体积浸渍（或饱和浸渍，喷淋浸渍）、湿法浸渍（过饱和浸渍） Impregnation Advantages and shortcomings of impregnation 优点： 使用已经制成的各种形状尺寸的催化剂载体； 可以选择具有合适比表面、孔径、强度、导热率性能的载体； 被负载组分分布在载体表面，利用率高、成本低； 生产方法比较简单易行，生产能力高 缺点： 焙烧时产生的废气造成环境污染； 干燥过程会造成活性组分迁移 Choice and pretreatment of supports 对载体的要求： 机械强度、耐热性能好 适宜的形状、大小、比表面、孔结构、表面酸碱性和足够的吸水率 不含使催化剂中毒和导致副反应发生的物质 原料易得，制备简单，常用的多孔载体为：氧化铝、硅胶、活性炭、分子筛、硅藻土、硅酸铝、浮石、活性白土等，尤其前四种。 预处理过程：焙烧、酸化、钝化、扩孔等。 Choice of impregnated solution 浸渍液的选择 活性组分易溶盐的水溶液 焙烧过程盐类易分解成氧化物，经氢气还原为金属 非活性组分或对催化剂有害得物质，在焙烧或还原时易挥发 根据活性组分在载体上分布形式的要求，选择适宜的盐溶液 通常采用硝酸盐、氯化物、有机酸盐、铵盐的浸渍液。Au、Pd、Pt等贵金属可采用H2PtCl6、PdCl2，前提是催化剂不受Cl-的影响 Choice of impregnated solution 与载体、溶液本身的性质有关；与载体的细孔结构、大小、形状及孔径有关；与溶液的粘度、浓度等有关 水溶液浸渍氧化物载体，毛细管力足够大，浸渍能顺利进行 活性炭-水的浸润角为60～86o，需要对活性炭进行排气处理，才能有效浸渍 对于疏水性载体时，cosθ0,浸渍操作可在加压下进行，还可以采用有机溶剂调节浸润角，利用采用甲醇溶液在聚四氟乙烯上负载钯 浸渍过程影响因素 载体表面性质 载体表面性质影响其对活性组分的吸附能力 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 浸渍过程影响因素 氧化物载体在水溶液中其表面能极化带电，粒子所带电荷性质决定于所在溶液的pH值，以S-OH代表表面吸附位 在酸性介质中：S-OH+H+A-?S-OH2++A-,按双电层理论，粒子带正电，其周围为带负电的反离子扩散层 碱性介质中，S-OH+B+OH-?S-O-B++H2O，反离子扩散层带正电 浸渍过程影响因素 酸性介质 等电点 碱性介质 pH值为某一特定值下，粒子不带电荷，或称带零点电荷(ZPC),此状态称为等电点 即：ZPC表示了氧化物表面净电荷为零时相应的水溶液的pH值 浸渍过程影响因素 等电点应用举例 SiO2载体等电点较低（～1），表明氧化物是酸性的，浸渍液pH1时，由于SiO2表面有负电位，故可以吸附阳离子 MgO载体等电点大于10，可吸附阴离子络合物 Al2O3为两性氧化物，可选用pH8和阴离子络合物溶液或pH8和阳离子络合物溶液作吸附剂 浸渍过程影响因素 载体的预处理 水蒸气处理或焙烧处理 水泡处理 抽真空处理 化学改性处理 浸渍过程影响因素 载体的水蒸气处理 例载体γ-Al2O3水蒸气处理对吡啶HDN活性的影响 浸渍过程影响因素 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 浸渍过程影响因素 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 例如活性炭载体表面经不同氧化处理后，可产生大量具有亲水性的基团，提高了对活性组分的锚定作用，使其分散度提高 浸渍过程影响因素 浸渍盐溶液对催化剂结构和性能的影响 例： 浸渍过程影响因素 一般铵络合物为浸渍液制备的催化剂分散度较高，H2PdCl4溶液浸渍时形成表面物种PdO 浸渍液不同，物种的吸附速度和渗透速度不同，制成不同分布的催化剂 浸渍过程影响因素 在水溶液中