第二章1工业催化剂制造方法

1、授课班级：精化3091、2班授课教师：张小丽2-1 沉淀法沉淀法 2-2 浸渍法浸渍法 2-3 混合法混合法 2-4 热熔融法热熔融法 2-5 离子交换法离子交换法 2-6 催化剂的成型催化剂的成型 2-7 典型工业催化剂制法实例选典型工业催化剂制法实例选 2-8 固体催化剂制备方法的新进展固体催化剂制备方法的新进展 一、沉淀法制备原理一、沉淀法制备原理 借助于沉淀反应，用沉淀剂（碱类借助于沉淀反应，用沉淀剂（碱类物质）将可溶性的催化剂组分（金属盐物质）将可溶性的催化剂组分（金属盐类水溶液）转化为难溶化合物，再经分类水溶液）转化为难溶化合物，再经分离、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制离、洗涤、干

2、燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂。得成品催化剂。 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成品催化剂成品干燥干燥成型成型活化活化过滤洗涤过滤洗涤l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 1.单组份沉淀法单组份沉淀法 沉淀剂与一种待沉淀溶液作用以制沉淀剂与一种待沉淀溶液作用以制备单一组分沉淀物。备单一组分沉淀物。 如：如：AlAl2 2O O3 3制备制备 采用碱法制备，用采用碱法制备，用HNOHNO3 3作沉淀剂，从作沉淀剂，从NaAlONaAlO2 2中沉淀出中沉淀出AlAl2 2O O3 3nHnH2 2O O，再经过后续处再经过后续处理制得理制得AlAl

3、2 2O O3 3。 2.2.共沉淀法（多组份共沉淀法）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。同时沉淀的一种方法。 如：低压合成甲醇用催化剂如：低压合成甲醇用催化剂CuO-ZnO-CuO-ZnO-AlAl2 2O O3 3的制备的制备 给定比例的给定比例的Cu(NOCu(NO3 3) )2 2、Zn(NOZn(NO3 3) )2 2、Al(NOAl(NO3 3) )3 3、混合盐溶液与混合盐溶液与NaNa2 2COCO3 3并流加入沉并流加入沉淀槽淀槽。 3.3.均匀沉淀法均匀沉淀法 先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分

4、混先使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个均匀的体系，然后调节温度和时间，合，造成一个均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高逐渐提高pHpH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂的方值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂的方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。 如：如：Al(OH)Al(OH)3 3沉淀制备沉淀制备 采用铝盐溶液中加入尿素，混合均匀，加热采用铝盐溶液中加入尿素，混合均匀，加热升温，尿素水解释放升温，尿素水解释放OHOH- -，与铝盐反应生成与铝盐反应生成Al(

5、OH)Al(OH)3 3沉淀。沉淀。 4.4.浸渍沉淀法浸渍沉淀法 盐溶液浸渍操作完成后，再加沉淀剂，盐溶液浸渍操作完成后，再加沉淀剂，而使待沉淀组份沉积在载体上。而使待沉淀组份沉积在载体上。 5.5.导晶沉淀法导晶沉淀法 借助晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉借助晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的方法。淀转化为晶型沉淀的方法。 如：如：Y Y型、型、X X型分子筛的合成，加入乙型分子筛的合成，加入乙醇胺作导向剂。醇胺作导向剂。 6.6.超均匀共沉淀法超均匀共沉淀法 将沉淀操作分成两步进行，先制成盐溶液将沉淀操作分成两步进行，先制成盐溶液的悬浮层，并将这些悬浮层立即瞬间混合成为超的悬

6、浮层，并将这些悬浮层立即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。超均匀的沉淀物。 如：硅酸镍催化剂制备如：硅酸镍催化剂制备 先将硅酸钠溶液（密度先将硅酸钠溶液（密度1.31.3）放到混合器）放到混合器底部，然后将底部，然后将20%20%的硝酸钠溶液（密度的硝酸钠溶液（密度1.21.2）放在）放在上面，最后，将含硝酸镍和硝酸（密度上面，最后，将含硝酸镍和硝酸（密度1.11.1）慢）慢慢倒在前两种液层之上，之后立即开动搅拌器，慢倒在前两种液层之上，之后立即开动搅拌器，使之成为超饱和溶液，放置数分钟至几小时，最使之成为超饱和溶

7、液，放置数分钟至几小时，最终可形成均匀的水凝胶或胶冻。终可形成均匀的水凝胶或胶冻。 l1.1.原料的选择原料的选择 1 1）金属盐类选择原则：）金属盐类选择原则： 一般首选硝酸盐。一般首选硝酸盐。 其次：硫酸盐、有机酸盐、金属复其次：硫酸盐、有机酸盐、金属复盐盐 2 2）沉淀剂选择原则沉淀剂选择原则： 尽可能使用易分解并且易挥发成分的沉淀剂。尽可能使用易分解并且易挥发成分的沉淀剂。 形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。 沉淀剂的溶解度要大沉淀剂的溶解度要大 沉淀物的溶解度应很小。沉淀物的溶解度应很小。 沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染沉淀剂沉淀剂必须无毒，不应造成环

8、境污染沉淀剂 ： 常用的沉淀剂是：常用的沉淀剂是：NHNH3 3、 NaOHNaOH NH NH4 4OHOH、（、（NHNH4 4）2 2COCO3 3等铵盐。等铵盐。 l2.沉淀形成的影响因素 1 1）浓度浓度 2 2）温度温度 3 3）pHpH值值 4)4)加料方式和搅拌速度加料方式和搅拌速度 1）浓度浓度 对于晶形沉淀，应当在适当稀的溶液中进行对于晶形沉淀，应当在适当稀的溶液中进行沉淀反应。这样沉淀开始时，溶液的过饱和程沉淀反应。这样沉淀开始时，溶液的过饱和程度不会太高，可以使晶核生成的速度降低，因度不会太高，可以使晶核生成的速度降低，因而有利于晶体长大。而有利于晶体长大。对于非晶形沉

9、淀，宜在含有适当电解质的较对于非晶形沉淀，宜在含有适当电解质的较浓的热溶液中进行沉淀。由于电解质的存在，浓的热溶液中进行沉淀。由于电解质的存在，能使胶体颗粒胶凝而沉淀，又由于溶液较浓，能使胶体颗粒胶凝而沉淀，又由于溶液较浓，离子的水合程度较小，这样可以获得比较紧密离子的水合程度较小，这样可以获得比较紧密的沉淀，而不至于成为胶体溶液。的沉淀，而不至于成为胶体溶液。2 2）温度温度 低温：有利于低温：有利于晶核的形成，晶核的形成，易形成细小易形成细小粒子。粒子。 高温：大粒子高温：大粒子晶核的生长速度随温度升高出现极大值晶核的生长速度随温度升高出现极大值3 3）PHPH值值 影响沉淀物生长和晶型影

10、响沉淀物生长和晶型形成氢氧化物所需形成氢氧化物所需PH值值4 4）加料方式和搅拌强）加料方式和搅拌强度度 正加正加反加反加并流加并流加加料方式：正加、反加和并流加加料方式：正加、反加和并流加搅拌强度：搅拌强度：对于晶形沉淀，开始沉淀时，沉淀对于晶形沉淀，开始沉淀时，沉淀剂应在不断搅拌下均匀而缓慢加入，剂应在不断搅拌下均匀而缓慢加入，以免发生局部过浓现象，也能维持以免发生局部过浓现象，也能维持一定的过饱和度。一定的过饱和度。对于非晶形沉淀，宜在不断搅拌下，对于非晶形沉淀，宜在不断搅拌下，迅速加入沉淀剂，使之迅速分散到迅速加入沉淀剂，使之迅速分散到全部溶液中，一遍迅速析出沉淀。全部溶液中，一遍迅速

11、析出沉淀。l3 3、沉淀的陈化和洗涤、沉淀的陈化和洗涤 沉淀的陈化（或熟化、老化）沉淀的陈化（或熟化、老化）：指在沉淀形成指在沉淀形成之后发生的一切不可逆变化。之后发生的一切不可逆变化。操作方法操作方法：将沉淀物与母液一起放置一段时间。：将沉淀物与母液一起放置一段时间。 陈化作用陈化作用：a a、使小的晶粒进一步长大，使小的晶粒进一步长大，b b、晶晶粒与晶粒之间进一步粘结，粒与晶粒之间进一步粘结，c c、使结构稳定。使结构稳定。洗涤洗涤：用洗涤液除去固态物料中的杂质的操作。用洗涤液除去固态物料中的杂质的操作。 操作方法操作方法：倾泻法和过滤法：倾泻法和过滤法 l4.4.干燥、焙烧和活化干燥、

12、焙烧和活化 干燥干燥：用加热的方法脱除已洗净湿沉淀中：用加热的方法脱除已洗净湿沉淀中的洗涤液。的洗涤液。 焙烧焙烧：为继干燥之后的又一热处理过程。：为继干燥之后的又一热处理过程。 活化活化：把钝态催化剂经过一定方法处理后：把钝态催化剂经过一定方法处理后变为活泼催化剂的过程。变为活泼催化剂的过程。 l焙烧目的焙烧目的 通过物料的热分解，除去化学结合通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性杂质（如水和挥发性杂质（如COCO2 2、NONO2 2、NHNH3 3），），使之转化为所需要的化学成份。使之转化为所需要的化学成份。 借助于固态反应、互溶、再结晶，借助于固态反应、互溶、再结晶，获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比