第10章工业催化剂的制备与使用.优秀PPT.ppt
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1、成英之成英之第十章第十章工业催化剂的制备与运用工业催化剂的制备与运用第十章第十章第十章第十章 工业催化剂的制备与运用工业催化剂的制备与运用工业催化剂的制备与运用工业催化剂的制备与运用 工工工工业业业业催催催催化化化化剂剂剂剂要要要要求求求求活活活活性性性性高高高高、选选选选择择择择性性性性好好好好,在在在在运运运运用用用用条条条条件件件件下下下下稳稳稳稳定定定定、具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的热热热热稳稳稳稳定定定定性性性性、机机机机械械械械稳稳稳稳定定定定性性性性和和和和抗抗抗抗毒毒毒毒性性性性能能能能且价格低廉。且价格低廉。且价格低廉。且价格低廉。催催催催化化化化剂剂剂剂的的的的
2、活活活活性性性性、选选选选择择择择性性性性和和和和稳稳稳稳定定定定性性性性与与与与其其其其化化化化学学学学组组组组成成成成和和和和物物物物理性质都有关系。理性质都有关系。理性质都有关系。理性质都有关系。催催催催化化化化剂剂剂剂的的的的制制制制备备备备很很很很多多多多时时时时候候候候仍仍仍仍旧旧旧旧靠靠靠靠“阅阅阅阅历历历历”和和和和“技技技技艺艺艺艺”,大多数工业催化剂的生产在特地的生产厂内进行。,大多数工业催化剂的生产在特地的生产厂内进行。,大多数工业催化剂的生产在特地的生产厂内进行。,大多数工业催化剂的生产在特地的生产厂内进行。2022/11/4210-1 10-1 工业催化剂的制备工业催
3、化剂的制备工业催化剂的制备工业催化剂的制备催化剂制备方法的选择催化剂制备方法的选择催化剂制备方法的选择催化剂制备方法的选择:选定催化剂主要活选定催化剂主要活选定催化剂主要活选定催化剂主要活性成分和次要活性性成分和次要活性性成分和次要活性性成分和次要活性成分成分成分成分催化剂制备准备催化剂制备准备催化剂制备准备催化剂制备准备载体的选择载体的选择载体的选择载体的选择制成催化剂中间体制成催化剂中间体制成催化剂中间体制成催化剂中间体洗净洗净洗净洗净干燥干燥干燥干燥成型成型成型成型烧成烧成烧成烧成制成催化剂制成催化剂制成催化剂制成催化剂2022/11/431.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 沉沉沉沉淀淀淀
4、淀法法法法的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理是是是是在在在在含含含含金金金金属属属属盐盐盐盐类类类类的的的的水水水水溶溶溶溶液液液液中中中中,加加加加进进进进沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂,以以以以便便便便生生生生成成成成水水水水合合合合氧氧氧氧化化化化物物物物、碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐的的的的结结结结晶晶晶晶或或或或凝凝凝凝胶胶胶胶。将将将将生生生生成成成成的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物分分分分别别别别、洗洗洗洗涤涤涤涤、干干干干燥燥燥燥、焙焙焙焙烧烧烧烧、成成成成型型型型后,即得催化剂。后,即得催化剂。后,即得催化剂。后,即得催化剂。沉沉沉沉淀淀淀淀作作作作用用用用是是是是沉沉沉沉淀淀淀
5、淀法法法法制制制制备备备备催催催催化化化化剂剂剂剂过过过过程程程程中中中中的的的的第第第第一一一一步步步步,也也也也是是是是最最最最重重重重要要要要的的的的一一一一步步步步,它它它它赐赐赐赐予予予予催催催催化化化化剂剂剂剂基基基基本本本本的的的的催催催催化化化化属属属属性性性性。沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物事事事事实实实实上上上上是是是是催催催催化化化化剂剂剂剂或或或或载载载载体体体体的的的的“前前前前驱驱驱驱物物物物”,对对对对所所所所得得得得催催催催化剂的活性、寿命和强度有很大影响。化剂的活性、寿命和强度有很大影响。化剂的活性、寿命和强度有很大影响。化剂的活性、寿命和强度有很大影响。10-1
6、10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备2022/11/441.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (1 1)沉淀剂的选择)沉淀剂的选择)沉淀剂的选择)沉淀剂的选择 尽尽尽尽可可可可能能能能运运运运用用用用易易易易分分分分解解解解并并并并含含含含易易易易挥挥挥挥发发发发成成成成分分分分的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂。常常常常用用用用沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂有有有有氨氨氨氨气气气气、氨氨氨氨水水水水和和和和铵铵铵铵盐盐盐盐,还还还还有有有有二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳,碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐和和和和碱碱碱碱类类类类以以以以及及及及尿尿尿尿素素素素等等等等。最最
7、最最常常常常用用用用的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂是是是是氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化铵铵铵铵和和和和碳碳碳碳酸酸酸酸铵等;铵等;铵等;铵等;形形形形成成成成的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物必必必必需需需需便便便便于于于于过过过过滤滤滤滤和和和和洗洗洗洗涤涤涤涤。盐盐盐盐类类类类沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂原原原原则则则则上上上上可可可可以以以以形形形形成成成成晶晶晶晶形形形形沉沉沉沉淀淀淀淀,而而而而碱碱碱碱类类类类沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂都都都都会会会会生生生生成成成成非非非非晶晶晶晶形沉淀;形沉淀;形沉淀;形沉淀;沉淀剂的溶解度要大一些;沉淀剂的溶解度要大一些;沉淀剂的溶解度要大一些;沉淀剂的
8、溶解度要大一些;形成的沉淀的溶解度要小,沉淀较完全;形成的沉淀的溶解度要小,沉淀较完全;形成的沉淀的溶解度要小,沉淀较完全;形成的沉淀的溶解度要小,沉淀较完全;沉淀剂不应造成环境污染。沉淀剂不应造成环境污染。沉淀剂不应造成环境污染。沉淀剂不应造成环境污染。10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备2022/11/451.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (2 2)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响 溶溶溶溶液液液液中中中中生生生生成成成成沉沉沉沉淀淀淀淀的的的的首首首首要要要要条条条条件件件件之之之之一一一一是是是是其其其其浓浓
9、浓浓度度度度超超超超过过过过饱饱饱饱和和和和浓度。浓度。浓度。浓度。10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备溶液的饱和度溶液的饱和度溶液的饱和度溶液的饱和度溶液的过饱和度溶液的过饱和度溶液的过饱和度溶液的过饱和度C C:溶液浓度溶液浓度溶液浓度溶液浓度C C*:溶液饱和浓度:溶液饱和浓度:溶液饱和浓度:溶液饱和浓度2022/11/461.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (2 2)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响 晶晶晶晶核核核核的的的的生生生生成成成成:沉沉沉沉淀淀淀淀过过过过程程程程要要要要求求求求溶溶溶溶液液液液中中中
10、中的的的的溶溶溶溶质质质质分分分分子子子子或或或或离离离离子子子子进进进进行行行行碰碰碰碰撞撞撞撞,以以以以便便便便凝凝凝凝合合合合成成成成晶晶晶晶体体体体的的的的微微微微粒粒粒粒晶晶晶晶核核核核。这这这这个个个个过过过过程程程程称称称称为为为为晶晶晶晶核核核核的的的的生生生生成成成成或或或或结结结结晶晶晶晶中中中中心心心心的的的的形形形形成成成成。溶溶溶溶液液液液中中中中生生生生成成成成晶晶晶晶核核核核是是是是产产产产生生生生新新新新相相相相的的的的过过过过程程程程。单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内单单单单位位位位体体体体积积积积溶溶溶溶液液液液中中中中生生生生成成成成的的的的晶晶晶
11、晶核核核核数数数数目目目目N N=k(CC*)mk(CC*)m,mm值值值值为为为为3 3 4 4,k k是是是是晶晶晶晶核核核核生生生生成速率常数。成速率常数。成速率常数。成速率常数。晶晶晶晶核核核核的的的的生生生生长长长长:晶晶晶晶核核核核生生生生成成成成后后后后更更更更多多多多的的的的溶溶溶溶质质质质分分分分子子子子或或或或离离离离子子子子向向向向晶晶晶晶核核核核的的的的表表表表面面面面扩扩扩扩散散散散,使使使使晶晶晶晶核核核核长长长长大大大大的的的的过过过过程程程程。晶晶晶晶核核核核生生生生长长长长包包包包括括括括扩扩扩扩散散散散和和和和表表表表面面面面反反反反应应应应两两两两步步步步
12、,先先先先扩扩扩扩散散散散至至至至固固固固液液液液界界界界面面面面上上上上,然然然然后后后后经经经经表面反应进入晶格。表面反应进入晶格。表面反应进入晶格。表面反应进入晶格。10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备2022/11/471.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (2 2)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备当扩散和表面反应达到平衡时当扩散和表面反应达到平衡时当扩散和表面反应达到平衡时当扩散和表面反应达到平衡时D D:溶质粒子扩散系数:溶质
13、粒子扩散系数:溶质粒子扩散系数:溶质粒子扩散系数A A:晶体的表面积:晶体的表面积:晶体的表面积:晶体的表面积 :溶液中滞留层厚度溶液中滞留层厚度溶液中滞留层厚度溶液中滞留层厚度C C:界面浓度:界面浓度:界面浓度:界面浓度k k:表面反应速率常数:表面反应速率常数:表面反应速率常数:表面反应速率常数晶核生长速率晶核生长速率晶核生长速率晶核生长速率2022/11/481.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (2 2)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响)溶液浓度的影响10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备实际的晶核生长速率实际的晶核生长速率实际
14、的晶核生长速率实际的晶核生长速率n=1 n=1 2 2晶核生长速率晶核生长速率晶核生长速率晶核生长速率晶核生晶核生晶核生晶核生成成成成速率速率速率速率晶体大小晶体大小晶体大小晶体大小 沉沉沉沉淀淀淀淀应应应应当当当当在在在在适适适适当当当当稀稀稀稀释释释释的的的的溶溶溶溶液液液液中中中中进进进进行行行行,这这这这样样样样有有有有利利利利于于于于晶晶晶晶体体体体的的的的长长长长大大大大,也简洁得到完整的晶体。也简洁得到完整的晶体。也简洁得到完整的晶体。也简洁得到完整的晶体。在在在在保保保保持持持持确确确确定定定定过过过过饱饱饱饱和和和和度度度度的的的的同同同同时时时时,还要主要避开局部过浓现象。
15、还要主要避开局部过浓现象。还要主要避开局部过浓现象。还要主要避开局部过浓现象。2022/11/491.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (3 3)沉淀温度)沉淀温度)沉淀温度)沉淀温度 当当当当溶溶溶溶液液液液中中中中溶溶溶溶质质质质数数数数量量量量确确确确定定定定时时时时,温温温温度度度度高高高高则则则则过过过过饱饱饱饱和和和和度度度度降降降降低低低低,使使使使晶晶晶晶核核核核生生生生成成成成的的的的速速速速率率率率减减减减小小小小;温温温温度度度度低低低低使使使使溶溶溶溶液液液液过过过过饱饱饱饱和和和和浓浓浓浓度度度度增增增增大大大大,使使使使晶晶晶晶核核核核生生生生成成成成速速速速率率率率提
16、提提提高高高高。一一一一般般般般温温温温度度度度与与与与晶晶晶晶核核核核生生生生成成成成速速速速率率率率关关关关系系系系曲曲曲曲线存在极大值。线存在极大值。线存在极大值。线存在极大值。晶晶晶晶核核核核生生生生成成成成速速速速率率率率最最最最大大大大对对对对应应应应的的的的温温温温度度度度低低低低于于于于晶晶晶晶核核核核生生生生长长长长速速速速率率率率最最最最大大大大对对对对应应应应的的的的温温温温度度度度,所所所所以以以以低低低低温温温温一一一一般般般般得到小颗粒。得到小颗粒。得到小颗粒。得到小颗粒。10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备30330
17、33283283383383583582022/11/4101.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (4 4)加料依次)加料依次)加料依次)加料依次 加料依次对沉淀物性质有较大影响。加料依次对沉淀物性质有较大影响。加料依次对沉淀物性质有较大影响。加料依次对沉淀物性质有较大影响。a.a.正加法:将沉淀剂加到金属盐类溶液中;正加法:将沉淀剂加到金属盐类溶液中;正加法:将沉淀剂加到金属盐类溶液中;正加法:将沉淀剂加到金属盐类溶液中;b.b.倒加法:将盐类溶液加到沉淀剂中;倒加法:将盐类溶液加到沉淀剂中;倒加法:将盐类溶液加到沉淀剂中;倒加法:将盐类溶液加到沉淀剂中;c.c.并并并并加加加加法法法法:将将将
18、将盐盐盐盐溶溶溶溶液液液液和和和和沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂同同同同时时时时按按按按比比比比例例例例加加加加到到到到中中中中和和和和沉沉沉沉淀槽中。淀槽中。淀槽中。淀槽中。加加加加料料料料依依依依次次次次通通通通过过过过溶溶溶溶液液液液pHpH值值值值的的的的变变变变更更更更而而而而影影影影响响响响沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物的的的的性性性性质质质质,通通通通过过过过影影影影响响响响沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物的的的的结结结结构构构构而而而而变变变变更更更更催催催催化化化化剂剂剂剂的的的的活活活活性性性性,还还还还影响粒径的分布。影响粒径的分布。影响粒径的分布。影响粒径的分布。10-1 10-1 工工工
19、工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备2022/11/4111.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (4 4)加料依次)加料依次)加料依次)加料依次10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备 以以以以 Cu-ZnO-Cr2O3Cu-ZnO-Cr2O3为为为为 例例例例:正正正正加加加加法法法法得得得得到到到到CuCu的的的的碳碳碳碳酸酸酸酸盐盐盐盐稳稳稳稳定定定定,倒倒倒倒加加加加法法法法得得得得到到到到的的的的易易易易于于于于分分分分解解解解为为为为氧氧氧氧化化化化铜铜铜铜;正正正正加加加加慢慢慢慢加加加加得得得得到到到到催催催催化化化
20、化剂剂剂剂的的的的比比比比表表表表面面面面较较较较小小小小,而而而而其其其其它它它它方方方方法法法法得得得得到到到到比比比比表表表表面面面面较较较较大大大大;正正正正加加加加慢慢慢慢加加加加得得得得到到到到的的的的粒粒粒粒子子子子大大大大且且且且不不不不匀匀匀匀整整整整,其其其其它它它它方方方方法法法法能能能能得得得得到到到到较较较较匀整的沉淀颗粒。匀整的沉淀颗粒。匀整的沉淀颗粒。匀整的沉淀颗粒。2022/11/4121.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (4 4)加料依次)加料依次)加料依次)加料依次10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备2022/1
21、1/41310-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备摘摘摘摘要要要要:用用用用XRDXRD、TG-DTGTG-DTG、TPRTPR技技技技术术术术探探探探讨讨讨讨了了了了不不不不同同同同加加加加料料料料方方方方式式式式对对对对CuO/ZnO/Al2O3CuO/ZnO/Al2O3系系系系催催催催化化化化剂剂剂剂前前前前驱驱驱驱体体体体物物物物相相相相组组组组成成成成及及及及其其其其结结结结晶晶晶晶状状状状况况况况的的的的影影影影响响响响,用用用用加加加加压压压压微微微微反反反反装装装装置置置置考考考考察察察察了了了了催催催催化化化化剂剂剂剂合合合合成成成
22、成甲甲甲甲醇醇醇醇反反反反应应应应活活活活性性性性。结结结结果果果果表表表表明明明明,加加加加料料料料方方方方式式式式对对对对Cu2+Cu2+形形形形成成成成的的的的中中中中间间间间化化化化合合合合物物物物的的的的物物物物相相相相组组组组成成成成及及及及结结结结晶晶晶晶度度度度影影影影响响响响显显显显著著著著,对对对对Zn2+Zn2+及及及及Al3+Al3+的的的的沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物相相相相的的的的影影影影响响响响很很很很小小小小。不不不不同同同同加加加加料料料料方方方方式式式式对对对对催催催催化化化化剂剂剂剂前前前前驱驱驱驱体体体体物物物物相相相相组组组组成成成成及及及及催催催催化化化
23、化剂剂剂剂性性性性能能能能的的的的影影影影响响响响主主主主要要要要是是是是形形形形成成成成的的的的初初初初始始始始前前前前驱驱驱驱体体体体中中中中CuCu的的的的物物物物相相相相及及及及结结结结晶晶晶晶度度度度不不不不同同同同。正正正正加加加加 法法法法 主主主主 要要要要 形形形形 成成成成 Cu2(OH)3NO3,Cu2(OH)3NO3,并并并并 流流流流 法法法法 主主主主 要要要要 形形形形 成成成成 无无无无 定定定定 形形形形Cu2CO3(OH)2,Cu2CO3(OH)2,后后后后者者者者与与与与Zn5(CO3)2(OH)6Zn5(CO3)2(OH)6相相相相互互互互作作作作用用用
24、用转转转转化化化化为为为为(Cu,Zn)2CO3(OH)2(Cu,Zn)2CO3(OH)2和和和和(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6,(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6,由由由由它它它它们们们们分分分分解解解解形形形形成成成成的的的的CuO/ZnOCuO/ZnO固固固固溶溶溶溶体体体体是是是是合合合合成成成成甲甲甲甲醇醇醇醇反反反反应应应应的的的的活活活活性性性性相相相相。并并并并流流流流法法法法能能能能最最最最大大大大程程程程度度度度的的的的形形形形成成成成CuO/ZnOCuO/ZnO固固固固溶溶溶溶体体体体,有有有有利利利利于于于于CuOCuO粒粒粒粒子子子子的的的的细细细细化化化
25、化,其催化活性较好。其催化活性较好。其催化活性较好。其催化活性较好。2022/11/4141.1.沉淀法沉淀法沉淀法沉淀法 (5 5)pHpH值值值值 沉沉沉沉淀淀淀淀法法法法常常常常用用用用碱碱碱碱性性性性物物物物质质质质作作作作沉沉沉沉淀淀淀淀剂剂剂剂,沉沉沉沉淀淀淀淀物物物物的的的的生生生生成成成成在在在在相相相相当大的程度上受当大的程度上受当大的程度上受当大的程度上受pHpH值的影响。值的影响。值的影响。值的影响。10-1 10-1 工工工工业业业业催化催化催化催化剂剂剂剂的制的制的制的制备备备备AlAl3+3+OH+OH-Al -Al2 2OO3 3HH2 2O O 针状胶体针状胶体
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