工业催化剂制备及使用.ppt

第五章 工业催化剂的制备与使用 工业催化剂的制备 工业催化剂的失活与再生 工业催化剂的使用 5.1 工业催化剂的制备 纳米粒子的特点 （1）粒子表面包覆一层表面活性剂——不易聚集 （2）粒子表面可被修饰——选择不同的表面活性剂 （3）粒子大小可控、分布窄 微乳液形成超细粒子——三种情况 （1）微乳液A、B混合，液滴间碰撞或聚集，水核内反应 （2）反应物增容在微乳液水核内，另一反应物透过界面进入 水核内部发生反应，生成产物粒子（受水核大小约束） （3）反应物增容在微乳液水核内，另一气体反应物透过界面 进入水核内部发生反应，生成产物粒子（反应仍局限在 水核内） 微乳液法制备纳米催化剂步骤 （1）将制备催化剂的反应物溶解在微乳液水核中 （2）剧烈搅拌下使另一反应物进入水核内部进行反应 （3）产生催化剂粒子，水核中长大，并被表面活性剂包围 （4）用水或其他溶剂洗去表面活性剂 （5）干燥、焙烧 注意事项 （1）确定合适的微乳体系 使反应能够顺利进行 （2）确定合适的沉淀条件 以获得分散性好、粒度均匀的纳米微粒 （3）确定合适的后处理条件 以保障粒子聚集体的均匀性 微乳液技术应用 主要集中在负载型金属纳米催化剂 金属氧化物纳米催化剂 复合氧化物纳米催化剂 微乳液法存在的问题 （1）制备过程中的油相物质如何利用 （2）工业规模催化剂如何制备 溶胶-凝胶技术（20世纪79年代） 溶胶——分散在介质中的分散相颗粒粒径在1-100nm时的溶液 是高度分散的非均相体系，表面能巨大、热力学不稳定 是物质存在的一种特殊状态；介质为水时称作水溶胶 制法——分散法、凝聚法 分散法：利用各种设备（机械粉碎、气流干造、超声波、电弧） 和胶溶等方法将大颗粒分散成胶体状态 胶溶法：在新生成的沉淀中加入电解质（HCl、HNO3等），使沉 淀重新分散成溶胶的方法。 凝聚法：使分子或离子聚集成胶体的方法。 例如 还原法： 主要用于制备各种金属溶液 AU3++单宁（分散剂）——AU溶液(加热、少量K2CO3） 氧化法： 用硝酸等氧化剂氧化硫化氢——硫溶液 2H2S+O2——2S（溶液）+2H2O 水解法： 用于制备金属氧化物溶液 FeCl3+3H2O——Fe(OH)3 + 3HCl 复分解法：常用来制备盐类溶液 AgNO3（稍过量）+ KI——AgI（溶液）+ KNO3 初级颗粒：由凝胶法直接生成的胶粒（一次粒子） 次级粒子：由一次粒子聚积而成的粒子 凝胶——分体积大而酥松，含有大量介质液体的无定形沉淀。 具有网状结构、没有流动性 具有一定形状、和一定力学性质（弹性、强度等） 由固液或固气两相组成 分类——水凝胶、醇凝胶、气凝胶 水凝胶：介质为水的凝胶 醇凝胶：介质为醇的凝胶 气凝胶：介质为气体的凝胶（有三种） Xerogel：采用普通蒸发干燥方法得到的 Cryogel：采用升华方法干燥方法得到的 Aerogel：采用超临界方法干燥得到的 影响溶胶胶凝过程的主要因素 （1）电解质 加入恰当而适量的电解质，破坏双电层，溶胶稳定性下降 胶粒碰撞而凝结。 （2）溶胶浓度 浓度高，易胶凝，应尽可能提高溶胶的浓度 （3）pH值 对氢氧化物，增加pH值，可提高溶胶浓度 OH-是胶团反粒子，增pH值，可促进氢氧化物溶胶的凝结 （4）温度 通常增加温度加速胶凝，但过高也可使缩合的凝胶解聚 溶胶-胶凝法制备催化剂的过程及步骤 过程： 将易于水解的金属化合物（盐、醇盐、酯）在溶剂中水解 生成水合金属氧化物或氢氧化物，胶溶得到稳定的溶胶， 再经缩聚（或凝结）作用逐步凝胶化，再干燥、焙烧。 步骤： （1）金属醇盐的水解 （2）胶溶 （3）陈化胶凝 （4）干燥 （5）焙烧 催化剂制备过程分析 （1）原料——金属醇盐（制备含金属醇盐和水