文档介绍：催化剂工程催化剂工程Catalyst EngineeringCatalyst Engineering东南东南大学化学化工学院化工大学化学化工学院化工系系第三章催化剂的制备?Bulk catalysts and supports(一体化催化剂)?沉淀法?溶胶-凝胶法?微乳化制备技术?熔融法(fused catalysts)?混合法?Supported catalysts(负载型催化剂)?浸渍法?离子交换法?沉积沉淀法?催化剂的成型1、沉淀法在金属盐溶液中加入沉淀剂,生成难溶金属盐或金属水合氧化物,从溶液中沉淀出来,再经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体——广泛用于制备高含量的非贵金属、(非)金属氧化物催化剂或催化剂载体沉淀法的生产流程?形成沉淀的条件?溶液过饱和??CCS溶质的过饱和浓度溶质的饱和浓度溶液的过饱和度只有过饱和溶液才能形成沉淀??溶液中析出晶核是一个由无到有生成新相的过程,溶质分子必须有足够的能量克服液固相界面的阻力,碰撞凝聚成晶核?同时,为了使从溶液中生成的晶核长大成晶体,也必须有一定的浓度差作为扩散推动力临界过饱和度:开始析出沉淀时的过饱和度?沉淀过程?晶核的生成—溶液达到一定的过饱和度,固相生成速率大于固相溶解速率,(诱导期后)瞬间生成大量晶核??4~3????mCCkNm单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数晶核生成速率:S S ????NN???晶核的长大—溶质分子在溶液中扩散到晶核表面,并按一定的晶格定向排列,使晶核长大成为晶体—类似于“带有化学反应的传质过程”?扩散:溶质分子扩散通过液固界面的滞流层?表面反应:分子或离子定向排列进入晶格??2~1dd?????nCCAktmn单位时间内沉积的固体量晶核长大速率:S S ???? d dm/m/ddtt??过饱和度(S=C/C*)与时间(t)的关系C/C*t晶核生成数目(n)与时间(t)的关系晶核长大的总体积(V)与时间(t)的关系tVnt诱导期晶核生成速率>> 晶核长大速率:离子很快聚集成大量晶核,溶液的过饱和度迅速下降,溶液中没有更多的离子聚集到晶核上,于是晶核就迅速聚集成细小的无定形颗粒,得到非晶形沉淀,甚至是胶体晶核长大速率>> 晶核生成速率:溶液中最初形成的晶核不多,有较多的离子以晶核为中心,按一定的晶格定向排列而成为颗粒较大的晶形沉淀?沉淀类型?金属盐类和沉淀剂的选择?金属盐类的选择?沉淀剂的选择选择原则:?不能引入有害杂质—沉淀剂要易分解挥发?沉淀剂溶解度要大—提高阴离子的浓度,沉淀完全;被沉淀物吸附量少,易洗涤除去?沉淀物溶解度要小—沉淀完全,适用于Cu、Ni、Ag、Mo 等较贵金属?沉淀要易过滤和洗涤—尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂(盐类)?沉淀剂必须无毒硝酸盐—非贵金属盐的首选硫酸盐、有机酸盐常用沉淀剂:?碱类:氨水、 NaOH、KOH?碳酸盐:(NH4)2CO3、Na2CO3、 CO2?有机酸:CH3COOH、H2C2O4、 CH3COONH4、 (NH4)2C2O4?影响沉淀的因素?溶液的浓度??4~3????mCCkNm晶核生成速率:??2~1dd?????nCCAktmn晶核长大速率:生成速率或长大速率溶液过饱和度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小结论:?晶形沉淀应在稀溶液中进行(稀溶液中更有利于晶核长大)?过饱和度不太大时(S = -)可得到完整结晶?过饱和度较大时,结晶速率很快,易产生错位和晶格缺陷,但也易包藏杂质、晶粒较小?沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入,以免局部过浓?非晶形沉淀应在较浓溶液中进行,沉淀剂应在搅拌下迅速加入