工业催化剂的制备ppt课件

1、docin/sundae_mengl改动化学反响的速度，控制反响方向和产物构成反响物产物催化剂催化剂反响物docin/sundae_mengl加快化学反响的速度，但不进入化学反响计量l催化剂对反响有选择性l只能加速热力学上能够的反响l不改动化学平衡的位置docin/sundae_mengl多相反响固体催化剂石化工业运用最多lAl2O3/SiO2催化裂化消费汽油l均相反响配合物催化剂精细化学品、聚合l茂金属络合物消费聚乙烯l酶催化剂生物化工docin/sundae_mengl载体Al2O3 l主催化剂合成NH3中的Fel助催化剂合成NH3中的K2Ol共催化剂石油裂解SiO2-Al2O3docin

2、/sundae_mengl多种化学组成的匹配l各组分一同协调作用的多功能催化剂l一定物理构造的控制l粒度、比外表、孔体积docin/sundae_meng一、沉淀法制备原理一、沉淀法制备原理 借助于沉淀反响，用沉淀借助于沉淀反响，用沉淀剂碱类物质将可溶性的催化剂剂碱类物质将可溶性的催化剂组分金属盐类水溶液转化为难组分金属盐类水溶液转化为难溶化合物，再经分别、洗涤、枯燥、溶化合物，再经分别、洗涤、枯燥、焙烧、成型等工序制得废品催化剂。焙烧、成型等工序制得废品催化剂。 docin/sundae_meng原料原料 沉淀剂沉淀剂混合混合沉淀沉淀陈化陈化催化剂废品催化剂废品枯燥枯燥成型成型活化活化过滤洗

3、涤过滤洗涤docin/sundae_mengl制备高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体 docin/sundae_meng 1.单组份沉淀法 沉淀剂与一种待沉淀溶液作用以制备单一组分沉淀物。 如：Al2O3制备 采用碱法制备，用HNO3作沉淀剂，从NaAlO2中沉淀出Al2O3nH2O，再经过后续处置制得Al2O3。 docin/sundae_meng 2.共沉淀法多组份共沉淀法 将催化剂所需的两个或两个以上组份同时沉淀的一种方法。 如：低压合成甲醇用催化剂CuO-ZnO-Al2O3的制备 给定比例的Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Al(NO3)3、混合盐溶液与Na2CO

4、3并流参与沉淀槽。 docin/sundae_meng 3.均匀沉淀法 先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，呵斥一个均匀的体系，然后调理温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂的方式，发明构成沉淀的条件，使沉淀缓慢进展，以制得颗粒非常均匀而且比较纯真的沉淀物。 如：Al(OH)3沉淀制备 采用铝盐溶液中参与尿素，混合均匀，加热升温，尿素水解释放OH-，与铝盐反响生成Al(OH)3沉淀。 docin/sundae_meng 4.浸渍沉淀法 盐溶液浸渍操作完成后，再加沉淀剂，而使待沉淀组份堆积在载体上。 docin/sundae_meng 5.导晶沉淀法 借助晶化导向剂晶种引导

5、非晶型沉淀转化为晶型沉淀的方法。 如：Y型、X型分子筛的合成，参与乙醇胺作导向剂。 docin/sundae_meng 6.超均匀共沉淀法 将沉淀操作分成两步进展，先制成盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立刻瞬间混合成为超饱和的均匀溶液；然后由超饱和的均匀溶液得到超均匀的沉淀物。 如：硅酸镍催化剂制备 先将硅酸钠溶液密度1.3放到混合器底部，然后将20%的硝酸钠溶液密度1.2放在上面，最后，将含硝酸镍和硝酸密度1.1渐渐倒在前两种液层之上，之后立刻开动搅拌器，使之成为超饱和溶液，放置数分钟至几小时，最终可构成均匀的水凝胶或胶冻。 docin/sundae_mengl原料的选择原料的选择 l 金属盐

6、类选择原那么：金属盐类选择原那么：l 普通首选硝酸盐。普通首选硝酸盐。l 其次：硫酸盐、有机酸盐、金属其次：硫酸盐、有机酸盐、金属复盐复盐l docin/sundae_mengl原料的选择原料的选择 l 沉淀剂选择原那么：沉淀剂选择原那么：l 尽能够运用易分解并且易挥发成分的沉淀剂。尽能够运用易分解并且易挥发成分的沉淀剂。l 构成的沉淀物必需便于过滤和洗涤。构成的沉淀物必需便于过滤和洗涤。l 沉淀剂的溶解度要大沉淀剂的溶解度要大l 沉淀物的溶解度应很小。沉淀物的溶解度应很小。l 沉淀剂必需无毒，不应呵斥环境污染沉淀沉淀剂必需无毒，不应呵斥环境污染沉淀剂剂 ： l 常用的沉淀剂是：常用的沉淀剂是

7、：NH3NH3、 NaOH NH4OH NaOH NH4OH、NH4NH42CO32CO3等铵盐。等铵盐。 。 docin/sundae_mengl沉淀构成的影响要素 l浓度 l温度 lpH值 l加料方式和搅拌速度 docin/sundae_mengl沉淀构成的影响要素 l浓度 过饱和度过饱和度=C-C*/C*C V生成生成.V长大长大晶粒细小晶粒细小,Sg大大C V生成生成.V长大长大晶粒大晶粒大,Sg小小生成长大docin/sundae_mengl沉淀构成的影响要素 l温度 l低温l 小粒子l高温l 大粒子l最大生成l温度远低l于最大长l大温度l docin/sundae_mengl沉淀构

8、成的影响要素 lPH值 影响沉淀物生长和晶型构成氢氧化物所需构成氢氧化物所需PH值值docin/sundae_mengl沉淀构成的影响要素 l 正加法l 沉淀剂l 金属盐溶液正加正加反加反加并加并加docin/sundae_mengl沉淀的陈化和洗涤沉淀的陈化和洗涤 l 沉淀的陈化或熟化、老化指在沉淀的陈化或熟化、老化指在沉淀构成之后发生的一切不可逆变沉淀构成之后发生的一切不可逆变化。化。l操作方法：将沉淀物与母液一同放操作方法：将沉淀物与母液一同放置一段时间。置一段时间。 l陈化作用：陈化作用：a、使小的晶粒进一步长、使小的晶粒进一步长大，大，b、晶粒与晶粒之间进一步粘结，、晶粒与晶粒之间进

9、一步粘结，c、使构造稳定。、使构造稳定。l 洗涤：用洗涤液除去固态物料中的洗涤：用洗涤液除去固态物料中的杂质的操作。杂质的操作。 l操作方法：倾泻法和过滤法操作方法：倾泻法和过滤法 docin/sundae_mengl枯燥、焙烧和活化枯燥、焙烧和活化 l枯燥：用加热的方法脱除已洗净湿沉淀枯燥：用加热的方法脱除已洗净湿沉淀中的洗涤液。中的洗涤液。 l 焙烧：为继枯燥之后的又一热处置过程。焙烧：为继枯燥之后的又一热处置过程。l 活化：把钝态催化剂经过一定方法处置活化：把钝态催化剂经过一定方法处置后变为活泼催化剂的过程。后变为活泼催化剂的过程。 docin/sundae_mengl焙烧目的焙烧目的

10、l 经过物料的热分解，除去化学结经过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性杂质如合水和挥发性杂质如CO2、NO2、NH3，使之转化为所需求的化学成份。，使之转化为所需求的化学成份。l 借助于固态反响、互溶、再结晶，借助于固态反响、互溶、再结晶，获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比外表积等。外表积等。l 让微晶适度烧结，提高产品的机械让微晶适度烧结，提高产品的机械强度。强度。 docin/sundae_meng隧道窑隧道窑docin/sundae_mengl银催化剂乙烯氧化制环氧乙烷l硝酸银 H2O2 Al2O3l 沉淀 复原 洗涤过滤 成型 Ag-Cat lNaO

11、Hdocin/sundae_mengl活性氧化铝docin/sundae_menglNaY分子筛docin/sundae_mengl浸渍原理浸渍原理 l 将载体放进含有活性物质或连同将载体放进含有活性物质或连同助催化剂的液体或气体中浸渍，助催化剂的液体或气体中浸渍，当浸渍平衡后，将剩余的液体除去，再当浸渍平衡后，将剩余的液体除去，再进展枯燥、焙烧、活化等处置得到催化进展枯燥、焙烧、活化等处置得到催化剂。剂。 docin/sundae_mengl 活性组分载体载体浸渍浸渍活化活化枯燥枯燥焙烧焙烧负载型金属催化剂负载型金属催化剂活性组分docin/sundae_mengl过量浸渍法过量浸渍法l 将

12、载体浸入过量的浸渍溶液中，待吸将载体浸入过量的浸渍溶液中，待吸附平衡后，沥去过剩溶液，枯燥、活化附平衡后，沥去过剩溶液，枯燥、活化后得催化剂废品。后得催化剂废品。 l 如：如：Pt/Al2O3催化重整催化剂的催化重整催化剂的制备制备 docin/sundae_mengl等体积浸渍法等体积浸渍法l 将载体与它正好可吸附体积的浸渍溶将载体与它正好可吸附体积的浸渍溶液相混合，待吸附平衡后，直接枯燥、液相混合，待吸附平衡后，直接枯燥、活化后得催化剂废品。活化后得催化剂废品。l如：醋酸锌如：醋酸锌/活性炭制备活性炭制备 docin/sundae_mengl多次浸渍法多次浸渍法 l 反复进展多次的浸渍、枯

13、燥和焙烧反复进展多次的浸渍、枯燥和焙烧以制得活性物质含量较高的催化剂的方以制得活性物质含量较高的催化剂的方法。法。l如：如：Ni系蒸汽转化催化剂制备系蒸汽转化催化剂制备 docin/sundae_mengl浸渍沉淀法浸渍沉淀法 l 先浸渍后沉淀的制备方法。载体吸先浸渍后沉淀的制备方法。载体吸附浸渍液达饱和后，再参与附浸渍液达饱和后，再参与NaOH溶液溶液等，使金属氧化物转化为氢氧化物而沉等，使金属氧化物转化为氢氧化物而沉淀于载体的内孔和外表。淀于载体的内孔和外表。l 该法主要用于制备贵金属浸渍型催化剂，该法主要用于制备贵金属浸渍型催化剂，如如Pt、Pd、Au等，采用其氯化物浸渍，等，采用其氯化

14、物浸渍，NaOH沉淀。沉淀。l如：如：5%Pd/C催化剂制备催化剂制备 docin/sundae_mengl流化喷洒浸渍法流化喷洒浸渍法l 浸渍溶液直接喷洒到反响器中处于流浸渍溶液直接喷洒到反响器中处于流化形状的载体上，完成浸渍后，进展枯化形状的载体上，完成浸渍后，进展枯燥和焙烧。燥和焙烧。l 该法只适用于流化床反响器所运用的该法只适用于流化床反响器所运用的细粉状催化剂。细粉状催化剂。 l蒸汽相浸渍法蒸汽相浸渍法l 借助于浸渍化合物的挥发性，以蒸汽借助于浸渍化合物的挥发性，以蒸汽的形状将其附载到载体上。的形状将其附载到载体上。 docin/sundae_mengl载体的选择载体的选择 l 从物

15、理要素思索：首先是颗粒大小、从物理要素思索：首先是颗粒大小、外表积和孔构造；其次要思索载体的导外表积和孔构造；其次要思索载体的导热性。热性。l 从化学要素思索：惰性载体载体从化学要素思索：惰性载体载体与活性组份有相互作用载体具有催化与活性组份有相互作用载体具有催化作用作用 docin/sundae_mengl浸渍液的配制浸渍液的配制 l 浸渍时并不是用活性组份本身制成浸渍时并不是用活性组份本身制成溶液，而是用活性组份易溶盐配成溶液。溶液，而是用活性组份易溶盐配成溶液。因此在选择活性组份化合物时，应易溶因此在选择活性组份化合物时，应易溶于水，且在焙烧时能分解成所需的活性于水，且在焙烧时能分解成所

16、需的活性组份。组份。l 最常用的是硝酸盐、铵盐、有机酸盐最常用的是硝酸盐、铵盐、有机酸盐等。等。 docin/sundae_mengl浸渍液的配制浸渍液的配制l 要点：浸渍液的浓度必需控制恰当，要点：浸渍液的浓度必需控制恰当，溶液过浓不易浸透粒状催化剂的微孔，溶液过浓不易浸透粒状催化剂的微孔，活性组份在载体上也就分布不均，而且活性组份在载体上也就分布不均，而且高浓度浸渍液容易得到较粗的金属晶粒；高浓度浸渍液容易得到较粗的金属晶粒；溶液过稀，一次浸渍达不到所要求的负溶液过稀，一次浸渍达不到所要求的负载量，要采用反复多次浸渍法。载量，要采用反复多次浸渍法。 docin/sundae_mengl活性

17、组份在载体上的分布与控制活性组份在载体上的分布与控制 l 浸渍时溶解在溶剂中含活性组份的盐类浸渍时溶解在溶剂中含活性组份的盐类溶质在载体外表的分布，与载体对溶质和溶质在载体外表的分布，与载体对溶质和溶剂的吸附性能有很大的关系。溶剂的吸附性能有很大的关系。 l 实验研讨阐明：要获得活性组份的均匀分布，实验研讨阐明：要获得活性组份的均匀分布，浸渍液中活性组份的含量要多于载体内、外外浸渍液中活性组份的含量要多于载体内、外外表能吸附的活性组份的数量，并且分别出过多表能吸附的活性组份的数量，并且分别出过多的浸渍液后，不要马上枯燥，要静置一段时间，的浸渍液后，不要马上枯燥，要静置一段时间，让吸附、脱附、分

18、散到达平衡让吸附、脱附、分散到达平衡，使活性组，使活性组份均匀的分布在孔内的孔壁上。份均匀的分布在孔内的孔壁上。 docin/sundae_mengl活性组活性组份在载份在载体上的体上的分布与分布与控制控制 l docin/sundae_mengl活性组份在载体上不同的分布形状。活性组份在载体上不同的分布形状。 l以球形催化剂为例，有均匀型、蛋壳型、以球形催化剂为例，有均匀型、蛋壳型、蛋黄型和蛋白型等四种。蛋黄型和蛋白型等四种。 均匀型均匀型 蛋壳型蛋壳型 蛋黄型蛋黄型 蛋白型蛋白型docin/sundae_mengl镍系蒸气转化催化剂二次浸渍法消费流程二次浸渍法消费流程docin/sunda

19、e_menglPd/C催化剂(加氢反响l 1.活性炭处置：用10HNO3煮23小时蒸馏水洗净，100110烘干l 2.PdCl2用HCl溶解，配制氯钯酸溶液l 3.浸渍：将氯钯酸溶液倒入活性炭的水溶液中。l 4.沉淀：用30NaOH进展沉淀。l 5.复原(活化：运用前用水合肼浸泡复原。docin/sundae_mengl混合法是将两种或两种以上物质用机械混合法是将两种或两种以上物质用机械混合的方法来制备多组份催化剂的方法。混合的方法来制备多组份催化剂的方法。 l该法设备简单，操作方便，产品化学组该法设备简单，操作方便，产品化学组成稳定，是制备催化剂最简单、最原始成稳定，是制备催化剂最简单、最原

20、始的方法。的方法。 l混合法分为干法和湿法两种混合法分为干法和湿法两种 docin/sundae_mengl热熔融法是在高温条件下进展催化剂的热熔融法是在高温条件下进展催化剂的熔合，使之成为均匀的混合体、合金固熔合，使之成为均匀的混合体、合金固熔体或氧化物固熔体。经后续加工可制熔体或氧化物固熔体。经后续加工可制得性能优良的催化剂。得性能优良的催化剂。 l特点：催化剂有高的强度、热稳定性和特点：催化剂有高的强度、热稳定性和长的使寿命。长的使寿命。 docin/sundae_mengl骨架镍催化剂的制备骨架镍催化剂的制备(Reney Ni,加氢反响加氢反响 docin/sundae_mengl经过

21、离子交换将活性组份交换到载体上，经过离子交换将活性组份交换到载体上，再经过后续处置得到催化剂废品。再经过后续处置得到催化剂废品。 docin/sundae_mengl分子筛是结晶的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙构分子筛是结晶的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙构造。其化学组成为：造。其化学组成为：Mx/n(AlO2)x(SiO2)y ZH2O l分子筛构造特点：分子筛构造特点： l由硅氧四面体和铝氧四面体构成分子筛骨架由硅氧四面体和铝氧四面体构成分子筛骨架l相邻四面体由氧桥衔接成环四、五、六、相邻四面体由氧桥衔接成环四、五、六、八、十、十二元氧环等八、十、十二元氧环等l氧环经过氧桥相互衔接，构成具有三维空间氧

22、环经过氧桥相互衔接，构成具有三维空间的多面体的多面体、六方柱笼等、六方柱笼等l 不同构造的笼再经过氧桥相互衔接构成各种不同构造的笼再经过氧桥相互衔接构成各种不同构造的分子筛。不同构造的分子筛。 docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_mengZEOLITES porous crystalline aluminosilicates built from SiO4 and AlO4 tetrahedra, cross-linked to each other through t

23、he oxygen ionsdocin/sundae_mengZeolite AZeolite ALTAdocin/sundae_mengMORDENITEMORDENITEdocin/sundae_mengZSM-5ZSM-5MFIMFIdocin/sundae_mengMFI and MOR Structures docin/sundae_mengStructure of Y zeoliteHexagonal prismSodalite unitSISIISISIISIII Structure of zeolite Y with cation positions SII and SIII

24、in supercages, SI and SII in sodalite units, and SI in the centers of hexagonal prismsAC Short Course May 2019docin/sundae_mengl分子筛类型分子筛类型 lA型分子筛：立方晶系构造，相邻的型分子筛：立方晶系构造，相邻的笼用笼用笼衔接而成。笼衔接而成。docin/sundae_mengl分子筛类型分子筛类型 lX-型型Y-型分子筛：密堆立方晶系构造，由六型分子筛：密堆立方晶系构造，由六方柱笼和方柱笼和笼衔接而成。笼衔接而成。docin/sundae_mengl分子筛类型分子

25、筛类型 l丝光沸石：层状构造。由五员环和四员环衔丝光沸石：层状构造。由五员环和四员环衔接而成。接而成。docin/sundae_mengl分子筛类型分子筛类型 lZSM型高硅分子筛：构造单元与丝光沸石类型高硅分子筛：构造单元与丝光沸石类似。似。docin/sundae_mengl分子筛类型分子筛类型 l磷酸铝系分子筛：磷酸铝系分子筛：70、80年代开发年代开发,第三代新第三代新型分子筛型分子筛.l钛硅分子筛钛硅分子筛(TS):90年代开发年代开发,用于氧化反响用于氧化反响docin/sundae_mengWhy AreZeolites Catalytically Active?docin/su

26、ndae_mengl分子筛的离子交换分子筛的离子交换 l 用离子交换法在分子筛上引入用离子交换法在分子筛上引入H+和和其它各种活性阳离子。其它各种活性阳离子。l 可用铵盐进展离子交换。可用铵盐进展离子交换。l 如：如：NaY分子筛的离子交换。分子筛的离子交换。 l NaY + NH4+ NH4Y +Na+docin/sundae_mengl分子筛酸位的构成docin/sundae_mengBrnsted Acid sites OOOOSiAlSi O O O O O OHProton donor+Bridging OHDehydrationdocin/sundae_mengIon-Exchan

27、ge Cs+Cs+SiSiAlOOSiSiAlOOO(-)(-)SiSiAlOOSiSiAlOOO(-)(-)H+SiSiAlOOSiSiAlOOO(-)(-)Na+NH4+Cs saltdocin/sundae_mengStructural characterization of ITQ-2 and the MWW-type zeolite. Corma et al., Nature (2019)Delaminated Zeolites docin/sundae_mengShape Selectivity Ordered Mesoporous Molecular Sieves MCMs Pi

28、llared Layer Structures Heteropolyacids Carbon Molecular Sieves and Nanotubes docin/sundae_mengdocin/sundae_mengl 离子交换树脂以苯乙烯、丙烯酸等的共聚高聚物作为其骨架，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。l阳离子交换树脂是在树脂的骨架中含有作为阳离子交换基团的磺酸基-SO3H或羧基-COOH等。l阴离子交换树脂是在树脂的骨架中含有作为阴离子交换的季胺基-NOH或伯胺至叔胺基等。docin/sundae_mengl离子交换树脂为不溶于水和有机溶剂的固体酸离子交换树脂为不溶于水和

29、有机溶剂的固体酸或固体碱，因此，凡是用酸或碱作催化的反响，或固体碱，因此，凡是用酸或碱作催化的反响，原那么上均可采用离子交换树脂作催化剂。原那么上均可采用离子交换树脂作催化剂。l采用离子交换树脂作催化剂优点：分别容易，采用离子交换树脂作催化剂优点：分别容易，腐蚀性小，三废废酸少；缺陷：机械强度腐蚀性小，三废废酸少；缺陷：机械强度低，耐热性差。低，耐热性差。l市售的离子交换树脂在运用前均需活化，活化市售的离子交换树脂在运用前均需活化，活化的方法即采用离子交换法进展。的方法即采用离子交换法进展。 docin/sundae_mengl催化剂外形尺寸催化剂外形尺寸l 1.取决于运用条件，如运用反响器的

30、类取决于运用条件，如运用反响器的类型、操作压力、流速、床层允许的压降、型、操作压力、流速、床层允许的压降、反响动力学及催化剂的物化性能反响动力学及催化剂的物化性能 l 2.影响催化剂活性影响催化剂活性l反响器要求反响器要求l 固定床：强度、粒度允许范围较大。固定床：强度、粒度允许范围较大。l 挪动床：强度要求高，粒度挪动床：强度要求高，粒度34mml 硫化床：直径硫化床：直径20150ml 悬浮床：微米级至毫米级微球颗粒悬浮床：微米级至毫米级微球颗粒docin/sundae_mengl成型方法的选择主要思索的要素：成型方法的选择主要思索的要素：l 1.成型物料的物理性质成型物料的物理性质l 2

31、.成型后催化剂的物理、化学性质成型后催化剂的物理、化学性质l催化剂常用的外形催化剂常用的外形 l 圆柱状、环状、球状、片状、蜂窝圆柱状、环状、球状、片状、蜂窝状、条状、粉末状及不规那么状。近年状、条状、粉末状及不规那么状。近年来还出现了许多异形催化剂，如多通孔来还出现了许多异形催化剂，如多通孔状、三叶状、齿轮状、膜状等催化剂。状、三叶状、齿轮状、膜状等催化剂。 docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae_mengl压片成型：圆柱状、拉西环、齿轮状压片成型：圆柱状、拉西环、齿轮状 l挤条成型：圆柱体、环柱体挤条成型：圆柱体、环柱体l油中成型：球状

32、油中成型：球状25mm小球，小球， 50500m微球氧化铝、硅胶微球氧化铝、硅胶 l喷雾成型：粉状喷雾成型：粉状 微米级微米级l转动成型：圆球状转动成型：圆球状 docin/sundae_mengl工业氨合成铁系催化剂的制备工业氨合成铁系催化剂的制备 l 主催化剂：主催化剂：Fe、助催化剂：、助催化剂：Al2O3、K2O docin/sundae_mengdocin/sundae_menglSO2氧化钒系催化剂的制备氧化钒系催化剂的制备l 主催化剂：主催化剂：V2O5、助催化剂碱金属硫、助催化剂碱金属硫酸盐酸盐K2SO4、载体：硅藻土或硅胶。、载体：硅藻土或硅胶。 docin/sundae_m

33、engl固体超细微粒与催化剂固体超细微粒与催化剂 l凝胶法及微乳化技术凝胶法及微乳化技术 l气相堆积法气相堆积法 l膜催化剂膜催化剂 l化学镀化学镀 docin/sundae_mengl纳米资料是指尺度为纳米资料是指尺度为l l100nm100nm的超微粒的超微粒径压制、烧结或溅射而成的聚集态固体。径压制、烧结或溅射而成的聚集态固体。它断裂强度高、韧性好、耐高温。由于它断裂强度高、韧性好、耐高温。由于纳米粒子具有许多传统固体不具有的特纳米粒子具有许多传统固体不具有的特异性质，如特异的化学、机械、电子、异性质，如特异的化学、机械、电子、磁学等性能，从而引起国内外研讨界的磁学等性能，从而引起国内外

34、研讨界的高度注重，纳米资料被称为高度注重，纳米资料被称为“二十一世纪二十一世纪的新资料。的新资料。docin/sundae_mengl由于纳米晶粒的比外表积大，外表原子由于纳米晶粒的比外表积大，外表原子比率大，使体系的电子构造和晶体构造比率大，使体系的电子构造和晶体构造明显改动，表现出特殊的电子效应和外明显改动，表现出特殊的电子效应和外表效应，而掺杂微粒元素改动体系的物表效应，而掺杂微粒元素改动体系的物理、化学性质那么更为有效。如日本学理、化学性质那么更为有效。如日本学者林丰治将超细镍粒子者林丰治将超细镍粒子NiUFP(30nm)NiUFP(30nm)与与BaneyNiBaneyNi催化环辛二

35、烯加氢生成环辛烯催化环辛二烯加氢生成环辛烯的反响进展了比较，发现前者比后者活的反响进展了比较，发现前者比后者活性高性高2 2倍以上，选择性高倍以上，选择性高5 5倍以上。倍以上。docin/sundae_mengl从目前研讨来看，纳米粒子对催化氧化、从目前研讨来看，纳米粒子对催化氧化、复原、聚合、裂解、异构等反响都具有复原、聚合、裂解、异构等反响都具有很高的活性和选择性，对光解水制氢和很高的活性和选择性，对光解水制氢和一些有机合成反响也有明显的光催化活一些有机合成反响也有明显的光催化活性。国际上已把纳米资料催化剂称为第性。国际上已把纳米资料催化剂称为第四代催化剂。它在催化中的运用更为催四代催化

36、剂。它在催化中的运用更为催化任务者展现了一个兴趣盎然富有活力化任务者展现了一个兴趣盎然富有活力的研讨领域。的研讨领域。docin/sundae_mengl纳米粒子催化剂的研讨现状纳米粒子催化剂的研讨现状l 从现有的制备技术上看，纳米催化剂从现有的制备技术上看，纳米催化剂有以下几种类型，有以下几种类型，l 金属纳米粒子催化剂，如铂、钯、金属纳米粒子催化剂，如铂、钯、铑、银、钴、铁等纳米粒子催化剂。铑、银、钴、铁等纳米粒子催化剂。l 金属氧化物纳米粒子，如金属氧化物纳米粒子，如ZnOZnO、Ti02Ti02、MgOMgO、NiONiO等纳米粒子催化剂。等纳米粒子催化剂。l 金属氧化物为载体的催化剂

37、。金属氧化物为载体的催化剂。docin/sundae_mengl纳米催化剂的制备方法纳米催化剂的制备方法l 化学法化学法l 物理法物理法docin/sundae_mengl化学法纳米催化剂的制备方法化学法纳米催化剂的制备方法l溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法l 溶胶溶胶凝胶法普通是以金属盐或半金属盐做凝胶法普通是以金属盐或半金属盐做前驱体，将适当的烷氧化物如四甲氧基硅烷与前驱体，将适当的烷氧化物如四甲氧基硅烷与水、酸性或碱性催化剂和共溶剂在搅拌或超声水、酸性或碱性催化剂和共溶剂在搅拌或超声下，进展水解和缩聚反响构成下，进展水解和缩聚反响构成Si02Si02三维网络构三维网络构造。在成胶的过程中，引入的

38、金属组分包埋在造。在成胶的过程中，引入的金属组分包埋在三维网络构造中。再进展凝胶的老化过程，即三维网络构造中。再进展凝胶的老化过程，即将凝胶浸于液体中，聚合反响继续，凝胶的强将凝胶浸于液体中，聚合反响继续，凝胶的强度添加。最后经过枯燥，将溶剂从相互交联的度添加。最后经过枯燥，将溶剂从相互交联的多孔网格中蒸发掉，最后得到纳米尺寸的网格多孔网格中蒸发掉，最后得到纳米尺寸的网格构造。构造。docin/sundae_mengl化学法纳米催化剂的制备方法化学法纳米催化剂的制备方法l电化学堆积法电化学堆积法l 以铝在以铝在4 4磷酸介质中直流电解构成的分布磷酸介质中直流电解构成的分布均匀的多孔氧化铝膜为模

39、板，放人镍盐进展交均匀的多孔氧化铝膜为模板，放人镍盐进展交流电堆积，并经过化学镀镍得到镍，将镀覆好流电堆积，并经过化学镀镍得到镍，将镀覆好的样品剪去周围边缘，置于氢氧化钾溶液中，的样品剪去周围边缘，置于氢氧化钾溶液中，溶解掉末氧化的基质铝及部分氧化铝，制备得溶解掉末氧化的基质铝及部分氧化铝，制备得到镍纳米线电极。到镍纳米线电极。l 镍纳米线电极外表分布着直径为镍纳米线电极外表分布着直径为7080nm7080nm的的纳米线。镍纳米线电极对乙醇氧化有较高的催纳米线。镍纳米线电极对乙醇氧化有较高的催化活性。化活性。docin/sundae_mengl化学法纳米催化剂的制备方法化学法纳米催化剂的制备方

40、法l水解法水解法l 水解法是以无机盐和金属醇盐与水反响得到水解法是以无机盐和金属醇盐与水反响得到氢氧化物和水化物的沉淀，再加热分解的方法。氢氧化物和水化物的沉淀，再加热分解的方法。l沉淀法沉淀法l 采用沉淀法制备了以单晶硅为支撑的硫酸化采用沉淀法制备了以单晶硅为支撑的硫酸化氧化锗纳米晶薄膜，用于催化轻质烯烃的异化。氧化锗纳米晶薄膜，用于催化轻质烯烃的异化。docin/sundae_mengl物理法纳米催化剂的制备方法物理法纳米催化剂的制备方法l惰性气体蒸发法惰性气体蒸发法 l 惰性气体蒸发法是在低压的惰性气体惰性气体蒸发法是在低压的惰性气体中，加热金属使其蒸发后构成纳米微粒。中，加热金属使其蒸

41、发后构成纳米微粒。l氢电弧等离子体法氢电弧等离子体法ldocin/sundae_mengl纳米催化剂的运用纳米催化剂的运用l 纳米催化剂在加氢催化反响中的运用纳米催化剂在加氢催化反响中的运用l 11己烯催化加氢制己烷己烯催化加氢制己烷 纳米钯纳米钯(5nm)(5nm)负载于负载于Ti02Ti02上得率为上得率为100100，催化剂只能得，催化剂只能得到到29297 7的己烷、的己烷、21216 6的己烯异构体和的己烯异构体和48487 7的的11己烯。己烯。l 芳烃加氢反响芳烃加氢反响 纳米镍、铈在气相苯加氢纳米镍、铈在气相苯加氢反响中具有高的选择性和热稳定性。反响中具有高的选择性和热稳定性。

42、l 丁二烯选择性加氢反响丁二烯选择性加氢反响 纳米钯纳米钯A1203A1203加氢活性和选择性明显高于化学浸渍法制备加氢活性和选择性明显高于化学浸渍法制备的钯的钯A1203A1203。docin/sundae_mengl纳米催化剂的运用纳米催化剂的运用l 纳米资料在电催化反响中的运用纳米资料在电催化反响中的运用l NiMoNiMo等合金纳米晶催化剂，替代金等合金纳米晶催化剂，替代金属铂运用于析氢反响中，获得很好的效果。属铂运用于析氢反响中，获得很好的效果。l 铂纳米资料电催化有机酸复原反响铂纳米资料电催化有机酸复原反响docin/sundae_mengl纳米催化剂的运用纳米催化剂的运用l 纳米

43、催化剂在化学电源中的运用纳米催化剂在化学电源中的运用l 纳米催化剂在化学电源中运用研讨主纳米催化剂在化学电源中运用研讨主要集中在把纳米轻烧构造体作为电池电极。要集中在把纳米轻烧构造体作为电池电极。采用纳米轻烧结体作为化学电池、燃料电池采用纳米轻烧结体作为化学电池、燃料电池和光化学电池的电极，可以添加反响外表积，和光化学电池的电极，可以添加反响外表积，提高电池效率，减轻分量，有利于电池的小提高电池效率，减轻分量，有利于电池的小型化。例如镍和银的轻烧结体作为化学电池型化。例如镍和银的轻烧结体作为化学电池等的电极曾经得到了运用。等的电极曾经得到了运用。docin/sundae_mengl纳米催化剂的

44、运用纳米催化剂的运用l 纳米催化剂在环境维护中的运用纳米催化剂在环境维护中的运用l 锐钛矿型纳米锐钛矿型纳米TiOxTiOx是具有优良的光催化性能是具有优良的光催化性能的催化剂，在环境维护方面获得了很好的效果。的催化剂，在环境维护方面获得了很好的效果。l 利用人工采光和纳米氧化钛催化剂，能将工业利用人工采光和纳米氧化钛催化剂，能将工业废液和污染地下水中的多氯联苯类分解为废液和污染地下水中的多氯联苯类分解为C02C02和水。和水。迄今知，纳米迄今知，纳米TiO2TiO2能处置能处置8080多种有毒化合物，包括多种有毒化合物，包括难以用生物降解法处置的纺织印染工业和照相工业难以用生物降解法处置的纺

45、织印染工业和照相工业的污染物、有毒溶剂、农药、木材防腐剂、染料及的污染物、有毒溶剂、农药、木材防腐剂、染料及燃料油等。燃料油等。docin/sundae_mengl纳米催化剂展望纳米催化剂展望l 对纳米催化剂的制备和运用研讨曾经引起了国内对纳米催化剂的制备和运用研讨曾经引起了国内外专家学者的极大关注，也获得相当的成就，但在外专家学者的极大关注，也获得相当的成就，但在纳米催化剂的制备实现工业化、商品化上，需求进纳米催化剂的制备实现工业化、商品化上，需求进一步深化研讨。主要表如今：一步深化研讨。主要表如今： (1) (1)现有的制备技现有的制备技术还不够成熟，已获得的成果还停留在实验室和小术还不够

46、成熟，已获得的成果还停留在实验室和小规模消费阶段，对消费规模扩展时涉及到的工程技规模消费阶段，对消费规模扩展时涉及到的工程技术问题认识不够；术问题认识不够； l (2) (2)可以工业化消费纳米催化剂的设备有待进一步可以工业化消费纳米催化剂的设备有待进一步研讨和改良，以提高产量并降低粉末的本钱；研讨和改良，以提高产量并降低粉末的本钱； l (3) (3)纳米催化剂的性能稳定控制技术尚未掌握，粉纳米催化剂的性能稳定控制技术尚未掌握，粉末在空气中极易氧化、吸湿和聚会，性能很不稳定，末在空气中极易氧化、吸湿和聚会，性能很不稳定，给为纳米催化剂的工业化运用带来了妨碍，并且降给为纳米催化剂的工业化运用带

47、来了妨碍，并且降低了其运用性能。这些问题是今后研讨纳米催化剂低了其运用性能。这些问题是今后研讨纳米催化剂的重要方向。的重要方向。docin/sundae_mengl溶胶一凝胶法是近年来新兴的一种湿化学制备溶胶一凝胶法是近年来新兴的一种湿化学制备无机非金属资料的方法，因其比传统的制备方无机非金属资料的方法，因其比传统的制备方法有许多独特的优越性而备受国内外化学、资法有许多独特的优越性而备受国内外化学、资料任务者的广泛注重。料任务者的广泛注重。l溶胶一凝胶过程是无机聚合过程，包括水解和溶胶一凝胶过程是无机聚合过程，包括水解和缩聚两个过程。缩聚两个过程。 水解、缩聚反响的结果是构水解、缩聚反响的结果

48、是构成金属一氧一氢氧聚合物，取决于各种反响的成金属一氧一氢氧聚合物，取决于各种反响的相对速度，可以是凝胶、溶胶或沉淀。可以经相对速度，可以是凝胶、溶胶或沉淀。可以经过控制反响条件或分子改性来调理前驱体的水过控制反响条件或分子改性来调理前驱体的水解缩聚活性，是控制产物构造的根本途径。解缩聚活性，是控制产物构造的根本途径。docin/sundae_mengl利用气态物质，在一固体外表进展化学利用气态物质，在一固体外表进展化学反响后，在其上生成固态淀积物的过程。反响后，在其上生成固态淀积物的过程。l物理气相堆积物理气相堆积PVD)：蒸发法、溅射法。：蒸发法、溅射法。l化学气相堆积化学气相堆积CVD)

49、：热活化：热活化CVD法、法、等离子体等离子体CVD法、金属有机法、金属有机CVD法等。法等。l特点：可以制超纯物特点：可以制超纯物l 可以超细可以超细docin/sundae_mengl膜催化反响膜催化反响l 膜催化技术是近年来在多相催化领域膜催化技术是近年来在多相催化领域中出现的一种新技术，是催化领域的一门中出现的一种新技术，是催化领域的一门前沿学科前沿学科该技术将催化资料制成膜反响器该技术将催化资料制成膜反响器或将催化剂置于膜反响器中操作，反响物或将催化剂置于膜反响器中操作，反响物可选择性地穿透膜并发生反响，或产物可可选择性地穿透膜并发生反响，或产物可选择性地穿过膜而分开反响区域、从而对选择性地穿过膜而分开反响区域、从而对某一反响物某一反响物(或产物或产物)在反响器中的区域浓在反响器中的区域浓度产牛调理，突破化学反响在热力学上的度产牛调理，突破化学反响在热力学上的平衡或严厉地控制某平衡或严厉地控制某反响物参与反响时反响物参与反响时的量和形状从而到达高的选择性的量和形状从而到达高的