催化剂课件稿

1

1.1

催化剂的定义与特征催化剂的特征只能加速热力学上可进行的化学反应只改变化学反应的速度，而不改变化学平衡的位置。

ΔG=-RTInKp

化学平衡常数Kp的大小取决于反应温度T和ΔG，而ΔG是状态函数，与过程无关。2催化剂的特征对于可逆反应，由于

K平＝k正/k逆能加速正反应速度的催化剂也能同样程度地加速逆反应的速度

上述特征可用于催化剂的初步筛选 如对于合成甲醇、合成氨等的正反应，都需要高压设备，很不方便，因此，可采用常压下的逆反应来初步筛选催化剂。3催化剂的特征催化剂参与化学反应：通过改变反应历程、降低活化能而改变反应速度（催化作用机理）能加快化学反应的速度，也能减慢化学反应的速度4催化剂的特征催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性一种催化剂只对特定的化学反应起催化作用 如SiO2-Al2O3催化剂对酸碱反应具有催化作用，但对合成氨反应却无效利用不同的催化剂，可以使反应有选择性地朝某一个需要的方向进行，生产所需的产品。

实例5

1.3固体催化剂的组成与结构固体催化剂的组成固体催化剂是工业催化过程中最普遍的一类 催化剂按组分的多少分成单组分(元)和多组分(元)催化剂

单组分催化剂：氨氧化制硝酸的铂催化剂 多组分催化剂：主催化剂、助催化剂和载体6固体催化剂的组成主催化剂（活性组分）

没有它就没有所需要的催化作用

如：加氢催化剂Ni/Al2O3中的Ni

合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的Fe

共催化剂

和主催化剂同时起催化作用的组分7固体催化剂的组成助催化剂

本身没有活性或者活性很小可以忽略，但却能显著改善催化剂的性能（活性、选择性和稳定性）。8助催化剂的分类及其作用结构型助催化剂电子(调变)型助催化剂扩散型助催化剂(致孔剂)毒化型助催化剂结构型助催化剂提高活性组分的分散度，从而提高其催化活性。

（如合成甲醇Cu-ZnO-Al2O3催化剂中的Al2O3，提高了Cu的比表面积，从而提高其反应活性。）增加催化剂活性组分微晶的稳定性，延长催化剂的寿命。（如合成氨催化剂中的Al2O3，与活性组分Fe形成了固溶体，有效阻止了Fe的烧结，从而大大延长催化剂的寿命:几小时→几年。）结构型助催化剂提高载体的结构稳定性，从而间接提高催化剂的稳定性。MoO3/Al2O3加入SiO2使Al2O3的结构稳定加入CaO与MoO3形成CaMoO4，减少 MoO3对Al2O3的影响11电子(调变)型助催化剂

改变催化剂活性组分的结构和化学特性，提高催化剂的性能。（如合成氨催化剂中的K2O，可使Fe催化剂的逸出功降低，从而提高其催化活性。）

12扩散型助催化剂改变催化剂的孔结构，改善催化剂的扩散性能。 如：矿物油、淀粉或有机高分子（致孔剂）13毒化型助催化剂毒化有害的活性中心，消除其所造成的副反应，从而提高目的产物的选择性和催化剂的稳定性。如酸催化剂中加入碱性物质，毒化引起积炭副反应的强酸中心，减少积炭的生成。14载体的作用

分散作用

稳定化作用

支撑作用

传热和稀释作用

助催化作用15常用的载体 低比表面积载体对催化剂的活性影响很小，但热稳定性高，常用于高温反应和强放热反应。如乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂中的α-Al2O3。高比表面积载体因具有酸性或碱性，会影响催化剂的性能。如SiO2、Al2O3、活性炭、分子筛等。16常用的载体载体比表面积（m2/g）刚玉0～1碳化硅<1硅藻土2～30石棉1～16耐火砖<1载体比表面积（m2/g）氧化铝100～200硅胶400～800活性炭900～1200白土150～280SiO2-Al2O3350～600低比表面积载体高比表面积载体171.3.2催化剂的结构 分散度 化合态

物相

均匀度18

1.4催化剂的反应性能及要求1.4.1催化剂的反应性能

1.4.2对工业催化剂的要求

19

1.4.1催化剂的反应性能活性：指催化剂对反应加速的程度选择性：指所消耗的原料中转化成目 的产物的分率稳定性：指催化剂在使用条件下具有

稳定活性的时间20(1)催化剂的活性活性的表示方法：反应速率反应速率常数转化率21反应速率：单位时间内，单位质量(体积、表面积)催化剂上反应物的转化量或产物的生成量。rm、rv、rs转换频率（Turnoverfrequency,TOF)：指单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数。催化剂活性的表示方法22催化剂活性的表示方法式中W―反应器中催化剂的填充质量dnA－反应物在dt时间内减少的物质的量；

dnp－反应产物在dt时间内增加的物质的量；23时空收率：每小时每升或每公斤催化 剂所得到的产物量。单程收率总收率催化剂活性的表示方法24反应速率常数kc=r/f(c)kp=r/f(p)催化剂活性的表示方法25转化率CA=反应物A转化掉的量/流经催化剂床层反 应物A的总量×100%可用完成一定转化率所需的反应温度的高低来比较：反应温度越低，活性越高。还可用完成一定转化率所需的空速来比较：空速越高活性越好。催化剂活性的表示方法26空速(Spacevelocity)：单位时间内，单位质量或体积催化剂所能处理的反应物量。

空速越大，表明催化剂的处理能力越强。

空速的倒数为接触时间重时空速(weighthourlyspacevelocity,WHSV)液时空速(liquidhourlyspacevelocity,LHSV)气时空速(gashourlyspacevelocity,GHSV)空速27选择性＝转化成目的产物的原料量/总转化 掉的原料量×100％选择性＝目的产物的产率/原料的转化率×100％产率：指消耗于生成目的产物的反应物量与反应 物进料总量的百分比产率＝转化率×选择性(2)催化剂的选择性28

B(目的产物)A

C(副产物)选择性因素（选择度）

S＝k1/k2催化剂的选择性k1k229(3)催化剂的稳定性使用寿命：指催化剂在一定反应条件下 维持一定反应活性和选择 性的使用时间。单程寿命总寿命30(3)催化剂的稳定性(3)催化剂的稳定性运转经历的时间ab催化剂活性成熟期稳定期衰老期催化剂活性随时间变化的曲线图31

催化剂活性运转经历的时间催化剂寿命催化剂再生催化剂再生催化剂再生催化剂再生、运转时间与寿命的关系(3)催化剂的稳定性32

化学稳定性

耐热稳定性抗毒稳定性

机械稳定性(3)催化剂的稳定性33比表面积Sg：每克催化剂的总面积(m2/g)

2.4

催化剂的表面积及其测定表面积测定的作用表面积越大，催化剂的活性越高研究和判断催化剂的失活机理和特性估计催化剂载体与助催化剂的相互作用34以p/V(ps-p)对p/ps作图，得到一直线，其斜率为(C-1)/(CVm)，截距为1/(CVm)，可求得Vm，即

2.4

催化剂的表面积及其测定BET法测定比表面积35根据Vm可求得比表面积SBET=VmNAAm/VV为摩尔体积（22.4×103

cm3）NA为阿佛加德罗常数Am为一个吸附分子的横截面积，对N2为0.162nm2

2.4

催化剂的表面积及其测定36测定表面积的实验方法低温氮吸附容量法重量法色谱法

2.4

催化剂的表面积及其测定37

2.5

催化剂的孔结构与孔内扩散2.5.1

催化剂的孔结构参数2.5.2

催化剂的孔内扩散38

2.5.1

催化剂的孔结构参数密度比孔容(积)孔隙率平均孔半径孔径分布39（1）密度密度：单位体积内催化剂的质量 ρ=m/V表观(堆积)体积：V堆=V隙+V孔+V真40（1）密度堆密度：

ρ=m/V堆

=m/(V隙+V孔+V真)

V堆的测量：将催化剂放入适当直径的量筒，敲打量筒至体积不变。41（1）密度颗粒密度(假密度)

ρ假=m/(V孔+V真)=m/(V堆-V隙)V隙的测量：汞置换法，汞只能充满颗粒 之间的空隙。42（1）密度骨架密度(真密度)

ρ真=m/V真

=m/(V堆-(V隙+V孔))

(V隙+V孔)的测量：氦置换法，氦气可进入并充满颗粒之间的空隙和颗粒内部的孔。43

（2）比孔容(积)

1克催化剂中颗粒内部细孔的总体积，VgVg=1/ρ假-1/ρ真

ρ假=m/(V孔+V真)

ρ真=m/V真

44

（2）比孔容(积)

直接测量法：在一定的蒸汽压下，使四氯化碳在催化剂的孔内凝聚并充满，凝聚了的四氯化碳的体积即为催化剂的内孔体积。式中W1―表示催化剂的重量；

W2―表示催化剂孔内充满四氯化碳后的重量；

d―四氯化碳密度。45（3）

孔隙率

催化剂颗粒内孔的体积占颗粒总体积的分数

θ=V孔/(V孔+V真) =(1/ρ假-1/ρ真)/1/ρ假

=1-ρ假/ρ真

=Vg·ρ假46（4）平均孔半径

假设所有的孔均为半径为r、长度为L的圆柱形孔，则：

Vg=πr2·L

r=2Vg/SgSg=2πr·L

47

（5）

孔径分布48

3酸碱催化剂及其催化作用3.1酸碱催化剂的应用及类型3.2

酸碱的定义及其酸碱中心的形成3.3

固体酸的性质及其测定3.4

酸碱催化作用及其催化机理3.5

分子筛催化剂及其催化作用3.6

典型酸催化反应剖析49

3.1酸碱催化剂的应用及类型固体酸碱催化剂的应用

已在石油化工、石油炼制生产过程中得到广泛应用。正逐步取代目前工业常用的硫酸、盐酸、氢氟酸等液体酸催化剂。实例固体碱催化剂在工业中的应用较少，有待进一步加强。

固体酸催化剂的分类及实例序号酸类型实例1固载化液体酸HF/Al2O3、BF3/Al2O3、H3PO4/硅藻土2氧化物简单氧化物:Al2O3、ZrO2、B2O3复合氧化物:Al2O3-SiO2、B2O3/Al2O33硫化物CdS、ZnS4金属盐磷酸盐:AlPO4、BPO4；卤化物：AlCl3硫酸盐:Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3、CuSO45分子筛沸石分子筛:X、Y、ZSM-5、丝光沸石非沸石型分子筛:SAPO系列6杂多酸H3PW12O40、H3SiW12O40、H3PMo12O407阳离子交换树脂苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、Nafion-H8天然粘土矿高岭土、膨润土、蒙脱土9固体超强酸SO42-/ZrO2、WO3/ZrO2、MoO3/ZrO2固体碱催化剂的分类与实例序号酸类型实例1担载碱NaOH、KOH负载于SiO2、Al2O3上2氧化物简单氧化物:Na2O、CaO、La2O3复合氧化物:MgO-SiO2、ZnO-SiO23金属盐Na2CO3、CaCO34分子筛碱金属、碱土金属改性的分子筛5阴离子交换树脂6固体超强碱MgO-Na，Al2O3-Na52

3.3固体酸的性质及其测定3.3.1固体酸的性质3.3.2固体酸性质的测定3.3.3固体超强酸53

3.3.1固体酸的性质酸中心的类型—酸类型

Brönsted(B)酸、Lewis(L)酸酸中心的数量（浓度）－酸量单位表面或单位质量催化剂所含的酸中心的浓度，mmol/m2,

mmol/g。54

3.3.1固体酸的性质酸中心的强度－酸强度B酸：给出质子能力的强弱L酸：接受电子对能力的强弱酸强度函数H0(Hammett函数)553.3.2固体酸性质的测定Hammett指示剂法碱性气体吸附法其它方法56

Hammett指示剂法

酸强度函数H0H++B↔BH+B酸碱性指示剂H0=pKa+lg(CB/CBH+)

H0越小，则CBH+/CB越大，表明催化剂给出质子使B转化为BH+的能力越强，即酸强度越强。因此，H0的大小代表催化剂的酸强度。57当达到指示剂的变色点时，H0=pKa酸强度测定原理：选用不同pKa值的指示剂与催化剂相接触，若指示剂的颜色变为酸型色，则催化剂的酸强度H0≤pKa；相反，则H0>pKa。

Hammett指示剂法58酸量测定原理： 用正丁胺滴定，使变为酸型色的催化剂再变为碱型色，所消耗的正丁胺量即为该强度下酸中心的浓度。

Hammett指示剂法59测定方法样品充分研细（粒度<100目），干燥除去所吸附的杂质。取少量样品（0.1g)放入透明无色的小试管中，加入约2ml溶剂（环己烷、苯等）。加入几滴指示剂的溶液（指示剂的质量分数为0.1%），充分摇匀，观察样品表面颜色的变化。

Hammett指示剂法快速环己烷60碱性指示剂

Hammett指示剂法指示剂颜色pKa酸型色碱型色对-硝基甲苯无黄-11.35对-硝基氯苯无黄-12.702,4-二硝基氟苯无黄-14.521,3,5-三硝基甲苯无黄-16.0461焙烧温度对MoO3-SiO2-AlO3酸分布的影响

Hammett指示剂法焙烧温度(℃)不同pKa值下的酸量(mmol/g)总酸量(mmol/g)+6.8+4.8+3.3+1.5+0.8-3.01500.640.480.240.15001.513000.610.520.320.300.0501.806000.580.580.580.580.480.052.8510000.030.030.030.030.030.030.1862优点简单、直观能同时测定酸强度及其分布

Hammett指示剂法63缺点不能区别B酸、L酸对于颜色较深的催化剂，颜色变化不易观察（需借助分光光度计，以减少人为的误差和观测终点的困难）。

Hammett指示剂法64碱性气体吸附法

原理：碱性气体分子吸附在酸中心上，酸中心的强度越强，吸附热越大；分子吸附越牢、越不容易脱附。吸附量热法吸附－脱附法红外光谱法65吸附量热法66吸附量热法缺点不能区别B酸、L酸需要较长的平衡时间最初加入的碱性分子受空间位阻的影响，可能没有与最强的酸中心作用，而是与易抵达的弱酸中心作用。67吸附－脱附法 酸强度愈强意味着碱性分子吸附愈牢，愈不容易脱附。脱附温度的高低：表示酸的强弱不同温度下脱附出来的碱性物质的量：代表不同酸强度下的酸浓度。

NH3-TPD68吸附－脱附法优点：能同时测定酸强度和数量缺点：不能区别B酸、L酸对于具有微孔结构的分子筛，碱性分子在分子筛的孔道及空腔中的吸附位上进行脱附时，由于扩散控制，需在较高的温度下才能脱附。69红外光谱法吸附碱B酸特征峰(cm-1)L酸特征峰(cm-1)吡啶15401450氨3120(1450)3330(1640)红外光谱法PAWeyrich,etal.Appl.Catal.A,

1997,158:14571红外光谱法强度：不同温度下脱附数量：特征峰的峰面积优点：能同时测定酸强度、数量和类型缺点：酸量的定量误差较大72红外光谱法73红外光谱法DongsenMao*,etal.J.Catal.,2005,230(1):140-149SampleBrönstedacidsites(10-2mg)Lewisacidsites

(10-2mg)150

C350

C150

C350

CHZ34.5327.1811.19

4.46MgZ312.04

5.0553.5525.09MgZ411.20

5.9357.7831.70MgZ5

4.02

2.5020.3912.5074

其它方法HMASNMRPMASNMR探针反应法75酸性测定方法总结每种方法都有优缺点，应采用多种方法进行测定，以得到较准确的结果。目前最普遍的方法是：采用吡啶吸附的红外光谱法确定酸类型，而用NH3-TPD法测定酸强度和酸量。76

3.3.3固体超强酸超强酸表面酸强度大于100%硫酸

Ho<-11.9773.3.3固体超强酸卤素型：SbF5-SiO2·ZrO2

SO42-促进型SO42-/ZrO2、SO42-/TiO2、SO42-/SnO2负载型WO3/ZrO2、MoO3/ZrO2、B2O3/ZrO2783.3.3固体超强酸卤素型(1979年以前)：SbF5在制备、使用和废催化剂的处理过程中产生严重的“三废”问题不耐水不能在高温下使用793.3.3固体超强酸SO42-促进型(SO42-/MxOy) ZrO2、TiO2、SnO2、Fe2O3、Al2O3、SiO2、HfO2、Sb2O3

803.3.3固体超强酸SO42-/MxOy型超强酸失活速度太快，限制了其工业应用。结炭SO42-因液相反应中的溶剂化效应和在使用及再生过程中转变成挥发性硫化物(如H2S)而流失。在使用过程中S6+被还原成低价态(尤其在还原性气氛如H2、醇等中)，从而酸强度明显降低。813.3.3固体超强酸负载型（Arata和Hino于1988年） ArataK,HinoM.Synthesisofsolidsuperacidoftungstenoxidesupportedonzirconiaanditscatalyticaction.Proc9thIntCong,1988:1727~1734

在溶液和还原性气氛中及对热的稳定性明显优于SO42-/MxOy超强酸对特定的反应如高碳烷烃的异构化等具有比SO42-/MxOy催化剂更高的选择性

823.3.3固体超强酸负载型WO3、MoO3、B2O3ZrO2、Fe2O3、SnO2和TiO2

毛东森,卢冠忠.负载型氧化物固体超强酸催化剂的制备及应用.化学通报,2001,64(5):278~284833.3.3固体超强酸体系焙烧温度(K)酸强度(H0)WO3/ZrO21073-14.5WO3/Fe2O3973-13.0WO3/SnO21273-14.0WO3/TiO2973-13.0MoO3/ZrO21073-12.7B2O3/ZrO2773-13.0843.5

分子筛催化剂及其催化作用分子筛的组成与结构分子筛的特性分子筛的催化性质及其调变分子筛的择形催化作用85分子筛酸性质的调变（1）改变Si/Al比（2）改变阳离子类型及数量（3）高温焙烧（4）水热处理（5）预积炭（6）碱中毒（7）化学改性分子筛酸性质的调变（1）改变Si/Al比Si/Al提高，酸量减少，稳定性增加87分子筛酸性质的调变（1）改变Si/Al比改变Si/Al的方法：合成后改性高温焙烧水热处理补硅88分子筛酸性质的调变（2）改变阳离子类型及数量MgY>CaY>SrY>BaY对于NaZSM-5→HZSM-5，随交换度的增加，酸性增强89分子筛酸性质的调变(3)高温焙烧(4)水热处理(5)预积炭：优先覆盖强酸中心(6)碱中毒：优先毒化强酸中心通过脱铝，降低酸性，提高稳定性90分子筛酸性的调变（7）化学改性氧化物：MgO、B2O3、Sb2O3、 P2O5、La2O3、CeO2有机酸改性：柠檬酸、酒石酸阴离子：F-（氟化铵、氟硅酸铵）硅烷化91

3.5.4

分子筛的择形催化作用反应物择形催化产物择形催化限制过渡态择形催化分子通道控制择形催化—指分子筛对反应物和产物等的形状 和大小表现出的选择性催化作用92

3.5.4

分子筛的择形催化作用反应物择形催化

分子直径小于分子筛的孔径时，可以进入到晶体内进行反应，而大于分子筛孔径的分子不能进入晶孔内进行反应。93

3.5.4

分子筛的择形催化作用

2-丁醇脱水反应

分子 直径0.58nm5A分子筛 孔径0.5nm10X分子筛 孔径0.9nm10X分子筛的活性是5A分子筛的100～1000倍！94

3.5.4

分子筛的择形催化作用产物择形催化

产物中分子直径小于分子筛孔径的可以从孔中扩散出来，成为最终产物，而分子直径大于分子筛孔径的则无法从孔内逸出。96

3.5.4

分子筛的择形催化作用 对二甲苯 间二甲苯邻二甲苯分子直径0.57nm 0.70nm 0.74nm

ZSM-5分子筛孔径0.52~0.58nm对二甲苯的扩散速度是其它两者的10000倍!甲醇＋甲苯

对二甲苯ZSM-5产物择形催化

97

3.5.4

分子筛的择形催化作用产物择形催化

CH3OHC5-C11，汽油C2-C4，烯烃ZSM-5SAPO-34MTGMTO98

3.5.4

分子筛的择形催化作用限制过渡态择形催化当催化剂的有效空间小于过渡态所需要的空间时，反应将受到阻止。99

3.5.4

分子筛的择形催化作用分子通道控制100

3.5.4

分子筛的择形催化作用择形催化的影响因素及其调变

影响因素扩散及反应空间催化剂内外表面的酸性 101

3.5.4

分子筛的择形催化作用择形催化的调变：扩散及反应空间改变分子在分子筛内的扩散条件，造成择形催化晶粒大小改性102

3.5.4

分子筛的择形催化作用择形催化的调变：酸性水热处理、预积炭：减少强酸中心外表面硅烷化处理或中毒：覆盖或中毒外表面酸中心103

3.5.4

分子筛的择形催化作用小晶粒：0.02~0.2μm 对二乙苯选择性为31.1％大晶粒：1~2μm 对二乙苯选择性为80.2％改性：磷、镁 对二乙苯选择性>90％ 硅 对二乙苯选择性>95％HZSM-5催化乙苯乙烯烷基化制对二乙苯苯乙烯生产催化剂苯乙烯是合成树脂聚苯乙烯、ABS、合成橡胶、丁苯橡胶的重要原料。乙苯直接脱氢（吸热反应）催化剂美国Shell公司的Fe-Cr-K-O系催化剂 其中，Fe3O4－主催化剂 Cr2O3－结构型助剂 K2O－电子型助剂

105沉淀条件的影响

金属盐和沉淀剂的浓度：溶液的浓度越大，即过饱和度越高，有利于晶核的生成，得到的晶体颗粒较小。

沉淀温度：低温沉淀，容易得到较小的颗粒。106沉淀条件的影响pH值：Al3++OH-Al2O3·mH2O无定形胶体pH<7pH=9α-Al2O3·H2O针状胶体pH>10β-Al2O3·nH2O球状结晶107沉淀条件的影响加料顺序顺加法：将沉淀剂加入到金属盐溶液中，pH值从低逐渐变高。（酸法）返加法：将金属盐溶液加入到沉淀剂中，pH值从高逐渐变低。（碱法）并流法：将沉淀剂与金属盐溶液同时加入到沉淀容器中，通过调节两者的滴加速度来控制沉淀物的pH值恒定。（恒定pH值法）108共沉淀由于同时含有几种组分，而各自沉淀物的溶度积不同，往往会得到明显不均匀的沉淀产物。采用并流法加料：将含金属离子的混合溶液与沉淀剂同时以恒定的速度加入到强烈搅拌的沉淀槽中，可保证在恒定的pH值下进行沉淀。实例109一般沉淀法的缺点溶液浓度的变化加料速度的波动搅拌不均匀导致过饱和度不一，从而使沉淀颗粒粗细不等，乃至晶形的改变，最终影响催化剂的反应性能。110均匀沉淀不是把沉淀剂直接加到待沉淀溶液中，也不是加沉淀剂后立即产生沉淀而是首先将待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，达到一个非常均匀的体系然后调节温度，使沉淀剂母体分解生成沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀。111均匀沉淀所采用的沉淀剂母体通常为尿素，将其与待沉淀溶液混合均匀后，加热至90～100℃，此时溶液中各处的尿素同时水解放出OH-1:(NH2)2CO+3H2O→2NH4++2OH-+CO2

由于过饱和度在整个溶液中比较均匀，所有沉淀颗粒粗细较一致而且致密，便于过滤和洗涤。112陈化（老化）陈化：指沉淀结束后，沉淀物与溶液在一定条件 下接触一段时间。细小晶体溶解度大于粗晶体，于是细晶体逐渐溶解，并沉积在粗晶体上，从而获得颗粒大小较为均匀的粗晶体。粗晶体表面积较小，吸附的杂质少，吸留在细晶体中的杂质也随溶解过程而容易洗去。113沉淀物的洗涤

采用过滤的方法除去母液，然后把得到的滤饼放于一较大的容器中，加水并强烈搅拌，使分散的沉淀悬浮于水中，再进行过滤。需反复多次，直至杂质含量达到要求为止。洗涤效果的检验 例如用ZrCl4制备Zr(OH)4沉淀，可用Ag+溶液进行鉴定。114沉淀物的洗涤

影响洗涤效果的主要因素：搅拌效果、洗涤时间热水洗涤：洗涤效果好，但需防止沉淀物流失（温度升高，沉淀的溶解度增大）。适当干燥后再洗涤：有利于杂质从孔隙中向外扩散(尤其是胶状沉淀)115沉淀物的干燥

使物料脱水，通常在60～200℃下的空气中进行。采用逐步提高温度，较长的时间进行

，以消除龟裂和结壳的发生。116沉淀物的焙烧

通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性物质如CO2、NO2、NH3等，使之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型、微晶粒度、孔径和比表面等。使微晶适当烧结，以提高催化剂的机械强度。117催化剂的成型

催化剂的几何形状和颗粒大小是根据工业过程的需要而定的，如所使用反应器的类型等。固定床反应器：圆柱状、环状和条状流化床反应器：微球状118催化剂的成型方法片状和条状催化剂：通过压片或挤条球状催化剂：滚动造粒微球状催化剂：喷雾干燥119催化剂的成型——压片工艺颗粒形状一致、大小均匀、表面光滑、强度高适用于固定床反应器缺点：生产能力低，设备复杂压片模具原料粉末120催化剂的成型——挤条工艺塑性好的物料（铝胶等），或粉状物加了粘结剂后可挤条成型强度低（可烧结补强）挤条模具原料粉末121催化剂的成型——喷雾工艺用雾化器将溶液分散为雾状液滴，在热风中干燥而获得微球型催化剂流化床催化剂大多用该法粗粉细粉热风浆液罐雾化器旋风分离122催化剂的成型——滚球工艺适用于球型催化剂的成型粒度均匀，形状规则机械强度不高，表面粗糙123浸渍法基本步骤：将载体浸泡在含有活性组分的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后（除去过剩的溶液），再经干燥、焙烧和活化处理，即可制得相应的催化剂。制备负载型催化剂最常用的方法124浸渍法浸渍法对载体的要求机械强度好：能经受催化反应过程中温度、压力和相变等变化的影响，催化剂不会明显破裂。惰性：与浸渍液不发生化学反应耐热性好不含使催化剂中毒和导致副反应发生的物质原料易得，制备简单，不造成环境污染125浸渍法影响因素金属盐的种类浸渍液的浓度浸渍方法干燥和焙烧条件126浸渍法：影响因素

金属盐的种类金属盐的特点：溶解度大、结构稳定、在焙烧时可分解为稳定的化合物。通常选用：硝酸盐、醋酸盐、碳 酸盐127浸渍法：影响因素

浸渍液浓度的控制过浓不易渗透进入催化剂的微孔，活性组分在载体上的分布不均匀。得到的金属晶粒较大，而且晶粒的粒径分布较宽。过稀一次浸渍达不到所需的负载量，而须多次浸渍。128浸渍法：影响因素

浸渍液浓度的确定取决于催化剂中活性组分的含量假设活性组分的重量含量为a%，所用载体的比孔容为Vp(ml/g)，浸渍液的浓度为C(g/ml)，则1克载体中浸入溶液所负载的量为VpC:

a%=VpC/(1+VpC)X100%129浸渍法：影响因素浸渍方法过量溶液浸渍法等体积溶液浸渍法多次浸渍法蒸气相浸渍法130浸渍方法

过量溶液浸渍法基本步骤：将载体浸入到含过量的活性组分的溶液中（溶液的体积大于载体可吸附的液体体积），一段时间后除去剩余的体积，干燥、焙烧和活化就得到催化剂。当载体对溶液中的不同组分存在选择性吸附时，不宜采用。

等体积溶液浸渍法或多次浸渍法131浸渍方法等体积溶液浸渍法基本步骤：先测定载体吸收溶液的能力，然后加入正好能使载体完全浸透所需的溶液量。优点：可省去过滤多余浸渍液的步骤便于控制催化剂中活性组分的含量

（过量浸渍法因存在吸附及离子交换作用，真实含量不易控制。）132浸渍方法多次浸渍法适用情况载体的孔容较低，活性组分在溶液中的溶解度较小。所需的活性组分量过多，为了使活性组分分布均匀，采用稀溶液进行多次浸渍。多种组分的吸附能力不同，吸附能力强的活性组分集中在孔口，而吸附能力弱的组分集中在孔内，采用分步浸渍法分别浸渍。133多次浸渍法注意要点

每次浸渍后，需进行干燥或焙烧。使已浸渍的活性组分转化为不溶性物质而固定下来，以免再次浸渍时又被溶解。也可提高第二次浸渍时载体的吸入量134浸渍颗粒的干燥与焙烧干燥在干燥过程中，热量从颗粒外部传递到内部，因而孔口部分先蒸发使一部分溶质析出，由于毛细管上升作用，含活性组分的溶液不断从颗粒内部上升到孔口，从而造成活性组分向表层集中，留在孔内的活性组分减少。135浸渍颗粒的干燥与焙烧干燥解决办法采用快速干燥法，使溶质迅速析出采用稀溶液多次浸渍法136浸渍颗粒的干燥与焙烧焙烧影响因素：温度、时间、气氛注意问题：避免温度过高，否则金属晶粒增大，活性金属面积减小。解决办法加入耐高温作用的稳定剂，防止易烧结的微晶相互接触，从而抑制烧结。137浸渍法与沉淀法的比较优点可通过选择适宜的载体来控制催化剂的宏观结构使活性组分均匀地以薄层附在载体的表面，提高活性组分的利用率，对贵金属催化剂尤其重要。工艺简单，技术易于掌握。缺点：活性组分通常是物理吸附在载体表 面，使用中会因附着不牢而流失。138(1)合成氨催化剂铁系催化剂

20世纪初由Haber-Bosch研制并开发成功德国BASF公司首先于1913年实现工业化钌系催化剂

由美国Kellogg公