催化剂的制备方法(课堂PPT).ppt

催化化学概述引言二、催化化学又一门综合的科学催化化学是在漫长的历史发展过程中，从许多别的学科，包括物理学、生物学以及化学各分支学科中吸取了大量的成就的基础上发展起来的一门边缘科学。第一章催化作用与催化剂二、催化作用的特征1.2催化剂的分类1.3催化剂的构成与功能3.助催化剂（合成NH3中的K2O）是催化剂的辅助成分，量较少；助剂本身无活性或活性很小，加入之后可以改变催化剂的化学组成和结构，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性或寿命。助剂按作用机理的不同可分为结构型和电子型两类。结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提高活性组分的分散性和稳定性。电子型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选择性。例：合成氨用的铁催化剂，通过加入少量的Al2O3使其活性提高，寿命大大延长—结构助剂。加入K2O，K2O使Fe原子的电子密度增加，提高其活性，所以K2O是电子型的助催化剂。4.共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3）第二章催化剂的制备催化剂的一般制备方法一、沉淀法1.沉淀剂的选择1）尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。常用沉淀剂有氨气、氨水和铵盐，还有二氧化碳和碳酸盐和碱类以及尿素等。最常用的沉淀剂是氢氧化铵和碳酸铵等；2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀，而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀（最好是晶型沉淀，杂质少，易过滤洗涤）；3）沉淀剂的溶解度要大一些（这样被沉淀物吸附的量就少）；4）沉淀剂不应造成环境污染沉淀剂的溶解度要大2.溶液浓度的影响溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓度超过饱和浓度。溶液的饱和度：α=C/C*C：溶液浓度溶液的饱和度:β=(C-C*)/C*C*：溶液饱和浓度溶液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。1）晶核的生成。沉淀过程要求溶液中的溶质分子或离子进行碰撞，以便凝聚成晶体的微粒-晶核。这个过程称为晶核的生成或结晶中心的形成。溶液中生成晶核是产生新相的过程。单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数目N=k（C–C*）m，m值为34，k是晶核生成速率常数。2）晶核的生长晶核生成后更多的溶质分子或离子向晶核的表面扩散，使晶核长大。晶核生长包括扩散和表面反应两步，先扩散至固液界面上，然后经表面反应进入晶格.当扩散和表面反应达到平衡时，晶核生长速率为ks(C-C*)----s指晶体表面积，k指表面反应速率常数。3.沉淀温度当溶液中溶质数量一定时，温度高则过饱和度降低，使晶核生成的速率减小；温度低使溶液过饱和浓度增大，使晶核生成速率提高。一般温度与晶核生成速率关系曲线存在极大值（抛物线）。晶核生成速率最大对应的温度低于晶核生长速率最大对应的温度，所以低温一般得到小颗粒。4.加料顺序对沉淀物性质有较大影响。正加法：将沉淀剂加到金属盐类溶液中；倒加法：将盐类溶液加到沉淀剂中。加料顺序通过溶液pH值的变化而影响沉淀物的性质，通过影响沉淀物的结构而改变催化剂的活性，还影响粒径的分布。以Cu-ZnO-Cr2O3为例：正加法得到Cu的碳酸盐稳定，倒加法得到的易于分解为氧化铜；正加慢加得到催化剂的比表面较小，而倒加法得到比表面较大；正加慢加得到的粒子大且不均匀，倒加法能得到较均匀的沉淀颗粒。5.pH值沉淀法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pH值的影响。6.沉淀与母液的分离方法丙烯选择氧化制丙烯醛催化剂Mg8Fe3Mo12On的制备过程中沉淀的分离：方法1：过滤干燥焙烧方法2：蒸发干燥焙烧7晶形沉淀与非晶形沉淀的形成条件晶形沉淀的形成条件：1）开始沉淀时，沉淀剂应在不断搅拌下均匀而缓慢的加入，以免发生局部过浓现象，同时也能维持一定的过饱和度。沉淀应在适当稀的热溶液中进行。沉淀完毕，应待熟化、冷却后过滤洗涤；2）沉淀应放置熟化。沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称之为熟化。这些变化主要是结构变化和组成变化。熟化过程中，细小晶体会溶解并沉积在粗晶体上，从而可以得到颗粒大小较为均匀的粗晶体，同时也导致孔隙结构和表面积的变化。还可以去除杂质。此外，刚形成的沉淀不一定具有稳定的结构，如草酸钙在室温下沉淀得到CaC2O42H2O和CaC2O43H2O的混合沉淀，与母液放置一段时间后会变成稳定的CaC2O4H2O。非晶形沉淀的形成条件：1）在含有适当电解质、较浓的热溶液中进行沉淀。由于电解质的存在，能使胶体颗粒凝聚，又由于溶液较浓，离子的水合程度较小，这样就可以获得比较紧密凝聚的承典。在不断搅拌下，迅速加入沉淀剂，使其尽快分散到全部溶液中，于是沉淀迅速析出；2）待沉淀析出后，加入较大量的热水稀释，减小杂质在溶液中的浓度，使一部分被吸附的杂质转入溶液。加入热水后，一般不宜放置，应立即过滤，以防沉淀进一步凝聚。在某些特定条件下，也可以加热水放置熟化，以制备特殊结