3-2溶胶-凝胶法ppt课件

1、1,3-2 溶胶-凝胶法,一.sol-gel法制备过程 二.金属盐溶液的选择 三.沉淀过程 四.胶凝过程 五.陈化 六.洗涤过滤 七.干燥 八.煅烧,2,作为载体，必须有大表面积和多孔的性质，作为非负载的单一组分催化剂，也通常是制成大表面积和高孔隙率的，对这类物质，一般采用sol- gel法(溶胶-凝胶法) 。,溶胶凝胶法是指无机物或金属醇盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而形成氧化物或其它化合物固体的方法。,3,不同溶胶-凝胶过程的特征,4,5,一、sol-gel法制备过程,6,二.金属盐溶液的选择,1.阳离子选取：催化剂中所用的金属离子。,2.阴离子的选取：阴离子的选择涉及多方面的因

2、素。 例如：溶解度、杂质含量、易获性、价格等可能存在的问题等，应综合考虑。 阴离子应该比较容易经分解、挥发或洗涤除去。,Cl-：洗涤困难，毒物，酸性 SO4 2-：毒物，产生SO2、H2S NO3-：产生NO x烟雾，成本低 C2O4 2-：焙烧时可除去，无污染，但成本高。,7,3.常用盐类：碳酸盐、硝酸盐、醋酸盐、草酸盐、铵盐、钠盐。 有些催化剂也选硫酸盐或氯化物。,4.溶剂：水，有机溶剂,5.影响盐选择的其它原因,8,三.沉淀过程 分为三个阶段：过饱和、成核、长大,其中增加PH值是最常用的方法，通过加入碱性溶液实现,9,常用沉淀剂,10,2.成核与长大 （1）成核速率（VN）与长大速率（V

3、g）,长大速率：又叫定向速率，是离子按一定晶格排列在晶核上形成晶体的速度。,成核速率：又叫聚集速度，指溶液中加入沉淀剂而使离子浓度乘积超过溶度积时，离子聚集起来生成微小晶核的速率。,11,（2）VNVg ：小粒子，非晶形（窄分布的小颗粒体系） VNVg ：大粒子，晶形（窄分布的大颗粒体系） VNVg ： 从大小都有的非均匀粒子,（3）影响成核、长大速率的因素 A. 过饱和度 ，VN B. 盐类极性， Vg ，常生成晶形沉淀,（4）沉淀的溶解度对晶粒大小的影响 沉淀的溶解度越大越易形成粗晶型,12,四.胶凝过程 胶凝过程对催化剂孔结构、比表面会产生很大影响,胶凝过程分为缩合和凝结两个阶段,缩合：

4、溶质分子或离子聚合为大分子聚合物胶粒的过程（1100毫微米） 凝结：在一定条件下，胶粒聚集合并成湿（水）凝胶的过程,例如：PH=4时，硅胶胶粒最小，比表面最大Sg=730m2/g,孔径=3.3nm,孔容最小为Vg=0.62ml/g,13,影响胶凝速度的因素 浓度：浓度越大，胶凝越快 例如：含1.0%SiO2的硅溶胶胶凝最快时间为 30min 含2.5% SiO2的硅溶胶胶凝最快时间仅为 1min,14,五.陈化（老化） 沉淀反应终了后，沉淀物与溶液在一定条件下接触一段时间，在这时间内发生的一切不可逆变化称为沉淀物的老化或陈化。,老化期间发生变化主要有：晶粒成长、晶型完善、凝胶脱水收缩,作用：微

5、小晶体溶解，粗大晶体长大，颗粒粗大易于过滤，吸附减少，杂质易洗掉，结晶更完善。,影响因素： 时间：时间长，粒子大 温度：温度高，粒子大,加入中性电解质进入陈化,15,六.洗涤过滤 沉淀物上吸附的杂质离子通过过滤和洗涤除去,七.干燥 干燥是固体物料的脱水过程 常在60200 下的空气中进行 对催化剂的孔结构的形成及机械强度会产生影响,16,洗涤过滤后沉淀物所含水分的类别,润湿水分：物料表面附着的水分,毛细管水分：微粒内与微粒间孔隙或晶体内孔穴所含水分,化学结合水：与阳离子结合的水分（焙烧才能完全除去）,1,2,P1,r1,P2,r2,P1：一次粒子 r1：一次粒子粒径 P2：二次粒子 r2：二次

6、粒子粒径 1：一次粒子间孔 2：二次粒子间孔,17,恒速阶段 去除二次粒子间的水（ 2 ），约占含水量的50%，去水速度均匀，对粒子的比表面积、孔结构、孔径影响小，变成干凝胶。,减速阶段 去除一次粒子间的水（1）应该缓慢蒸发，先25%（大、中孔），再25%（小孔、化学吸附水、结晶水）,在恒速阶段，可用快速干燥 在减速阶段，慢慢干燥,18,八.煅烧 煅烧是对催化剂母体在不低于其使用温度下进行的热处理过程，煅烧时的气氛通常是空气，也可以是惰性气体或还原性气体。,19,1.煅烧的作用,（1）除去化合结合水和挥发性物质（CO2、NO2、NH3等）,（4）提高催化剂的机械强度,（5）得到一定的孔隙结构,20,例如：烃类水蒸汽转化制氢的NiO-MgO-Al2O3催化剂母体在700 煅烧时可发生固相反应：,21,发生晶型转变,22,3.煅烧中应注意的问题,煅烧温度 ，孔径 ，孔体积 例如： Al2O3 500 孔体积0.5499 cm3/g 可几的直径6.4nm 900 孔体积0.4115 cm3/g 可几的直径66.8nm,煅烧温度改变晶型,煅烧温度改变比表面积 例如： Al2O3 T：500 800 1000 1100 Sg：202m2/g 153m2/g