工业催化专业大类生物与化工85课件.pptx

工业催化INDUSTRIALCATALYSIS专业大类：生物与化工主讲人：李郑鑫

“项目二工业催化剂的制备与表征任务一催化剂制备方法的设计1、沉淀法制备催化剂

在金属盐溶液中加入沉淀剂，生成难溶金属盐或金属水合氧化物，从溶液中沉淀出来，再经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体一、何谓沉淀法？

沉淀法的生产流程

二、金属盐类和沉淀剂的选择金属盐类的选择：硝酸盐——非贵金属盐的首选硫酸盐、有机酸盐沉淀剂的选择：常用沉淀剂：碱类：氨水、NaOH、KOH碳酸盐：(NH4)2CO3、Na2CO3、有机酸：CH3COOH、CH3COONH4选择原则：不能引入有害杂质沉淀剂要易分解挥发沉淀剂溶解度要大提高阴离子的浓度，沉淀完全；被沉淀物吸附量少，易洗涤除去沉淀物溶解度要小沉淀完全，适用于Cu、Ni、Ag、Mo等较贵金属沉淀要易过滤和洗涤尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂（盐类）沉淀剂必须无毒

三、影响沉淀的因素一、溶液的浓度生成速率或长大速率溶液过饱和度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小结论：晶形沉淀应在稀溶液中进行（稀溶液中更有利于晶核长大）过饱和度不太大时（S=1.5-2.0）可得到完整结晶过饱和度较大时，结晶速率很快，易产生错位和晶格缺陷，但也易包藏杂质、晶粒较小沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓非晶形沉淀应在较浓溶液中进行，沉淀剂应在搅拌下迅速加入

二、温度生成速率或长大速率温度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小结论：晶核生成速率、长大速率存在极大值（晶核生成速率最大时的温度比晶核长大速率最大时的温度低得多）低温有利于晶核生成，不利于晶核长大，一般得到细小颗粒晶形沉淀应在较热溶液中进行，并且热溶液中沉淀吸附杂质少、沉淀时间短（一般70-80oC）

三、pH同一物质在不同pH值下沉淀可能得到不同的晶形多组分金属盐的共沉淀，pH值的变化会引起先后沉淀Al3++OH－Al2O3·mH2O无定形胶体α-Al2O3·H2O针状胶体β-Al2O3·nH2O球状晶体pH=9pH10pH7

四、搅拌强度沉淀时搅拌是必需的搅拌强度大，液体分布均匀，但沉淀粒子可能被搅拌浆打碎；搅拌强度小，液体不能混合均匀晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓非晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下迅速加入沉淀影响因素复杂。在实际操作中，应根据催化剂性能对结构的不同要求，选择合适的沉淀条件，控制沉淀的类型和晶粒大小，以便得到预定的结构和理想的催化性能。

四、催化作用沉淀法的分类一、单组份沉淀法溶液中只有一种金属盐与沉淀剂作用，形成单一组分沉淀物（用于制备单组分催化剂或载体）二、多组分共沉淀法将含有两种或两种以上金属盐的混合溶液与一种沉淀剂作用，形成多组分沉淀物（用于制备多组分催化剂）优点：分散性和均匀性好（优于混合法）

三、均匀沉淀法沉淀剂不直接加入待沉淀溶液中，而是首先把待沉淀溶液与沉淀剂母体混合，形成一个十分均匀的体系，然后调节温度，使沉淀剂母体逐步转化为沉淀剂，从而使沉淀缓慢进行，得到均匀纯净的沉淀物优点：克服一般沉淀法中沉淀剂与待沉淀溶液混合不均匀、沉淀颗粒粗细不均、沉淀含杂质较多等缺点

四、导晶沉淀法借助晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法--预加少量晶种引导结晶快速完整形成例：制备高硅钠型分子筛（丝光沸石、X型、Y型分子筛）导向剂

一、老化五、沉淀的后续处理过程沉淀完成后不立即过滤，而是和母液一起放置一段时间。在此期间内发生的一切不可逆变化称为沉淀物的老化因素：老化时间、温度、pH值作用：颗粒长大，形成颗粒大小均匀的纯净粗晶体晶形完善及晶形转变

二、过滤与洗涤五、沉淀的后续处理过程洗涤目的：去除杂质杂质类型：表面吸附——洗涤形成混晶——老化机械包藏——老化

三、干燥与焙烧五、沉淀的后续处理过程干燥目的：去除水分干燥影响：对催化剂物理结构（孔结构）有影响焙烧目的：通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性杂质（CO2、NO2、NH3），使其转化成所需的化学成分和化学形态借助固态反应、互溶和再结晶获得一定的晶形、微晶粒度、孔径和比表面积等

四、成型与活化五、沉淀的后续处理过程还原目的：将金属氧化物还原成活性金属（金属催化剂）还原条件：还原温度、时间、还原气空速还原气组成（H2、CO等）

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