微乳液法制备催化剂
微乳液法制备纳米催化剂研究进展
（表左）Properties of the Ru/γ-Al2O3 catalyst
（表右） Hydrogen chemisorptions of Ru/γ-Al2O3 catalyst
Reac Kinet Mech Cat (2013) 108:473–489
微乳液技术制备纳米催化剂的催化性能研究（一）
/10.1021/ie300566n | Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 10345−10353
微乳液技术制备纳米催化剂的催化性能研究（二）
稳定性研究：
Figure 4 . Lifetime tests under different reaction conditions SUMMARY： Nearly 100% CO conversion and 90% CH4 yield were achieved over Ni/BHA (NiO, 10 wt%) at 400℃, 3.0 MPa, and a WHSV of 30 000 mL· g−1· h−1. Long time testing indicates that, compared to Ni/Al2O3 catalyst, Ni/BHA is more stable and is highly resistant to carbon deposition. The superior catalytic performance of the Ni/BHA catalyst is probably related to the relatively larger Ni particle size (20−40 nm), the high thermal stability of BHA support with nonacidic nature, and moderate Ni−BHA interaction. /10.1021/ie300566n | Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 10345−10353
纳米催化剂制备方法-微乳法
目录
• 引言 • 微乳法制备纳米催化剂原理 • 微乳法制备纳米催化剂实验方法 • 微乳法制备纳米催化剂表征技术 • 微乳法制备纳米催化剂性能评价 • 微乳法制备纳米催化剂应用前景与挑战
01 引言
背景与意义
纳米催化剂的重要性
纳米催化剂在化学、能源、环境等领域具有 广泛应用，其高效、高选择性和可重复使用 的特性使得反应过程更加高效、经济。
通过测量催化剂表面吸附气体量来评价其活性，如H2或CO的化
学吸附。
转化率法
02
在特定反应条件下，测量反应物的转化率来评价催化剂的活性。
产物选择性法
03
通过分析产物中目标产物的含量来评价催化剂的活性和选择性。
选择性评价指标
选择性系数
目标产物摩尔数与所有产物摩尔数之 和的比值，反映催化剂对目标产物的 选择能力。
传统制备方法的局限性
微乳法的优势
微乳法作为一种新兴的纳米催化剂制备方法 ，具有粒径可控、分散性好、稳定性高等优 点，为高性能纳米催化剂的制备提供了新的 思路。
传统的催化剂制备方法如浸渍法、共沉淀法 等存在粒径分布宽、活性组分易流失等问题 ，难以满足日益增长的催化剂性能需求。
微乳法简介
01
微乳定义
微乳是一种由表面活性剂、助表面活性剂、油和水等组分 在适当比例下自发形成的透明或半透明、热力学稳定的分 散体系，其中分散相质点大小在10-100nm之间。
02 03
微乳法原理
微乳法利用表面活性剂在油/水界面形成的单分子层作为 模板，通过控制微乳液的组成和条件，实现纳米粒子的可 控合成。在微乳体系中，纳米粒子的形成受到表面活性剂 种类、浓度、油相种类、温度等因素的影响。
微乳液法制备碳二选择加氢催化剂的研究
微乳液法制备碳二选择加氢催化剂的研究
近年来，碳二选择加氢催化剂在化学工业中的应用越来越广泛。
然而，传统的制备方法存在着催化剂活性低、催化反应产物选择性差等问题。
为了解决这些问题，研究人员开始探索新的制备方法。
微乳液法作为一种新兴的催化剂制备方法，具有优异的催化性能和高度可控性。
因此，研究人员将微乳液法引入制备碳二选择加氢催化剂的研究中。
首先，研究人员选择了适宜的表面活性剂和油相溶剂，通过调节它们的浓度和比例，形成了稳定的微乳液体系。
然后，在微乳液中加入金属催化剂前体和还原剂，并进行适当的搅拌和加热。
在反应过程中，催化剂前体逐渐转化为活性金属纳米颗粒，并通过还原剂的作用得到还原。
通过对制备条件的优化，研究人员成功地制备出了具有优异催化性能的碳二选择加氢催化剂。
与传统方法相比，微乳液法制备的催化剂具有更高的催化活性和更好的产物选择性。
这是因为微乳液中的界面活性剂可以形成特殊的结构，提供了更大的比表面积和更好的分散性，使得催化剂的活性位点得到充分利用。
此外，微乳液法还具有操作简便、工艺环境友好等优点。
制备过程中无需使用高温高压反应设备，减少了能源消耗和环境污
染。
同时，微乳液体系的稳定性可以保证催化剂的长期稳定性和重复使用性。
综上所述，微乳液法是一种有效的碳二选择加氢催化剂制备方法。
该方法通过调控微乳液体系的组成和制备条件，可以得到具有优异催化性能的催化剂。
未来，我们可以进一步研究微乳液法的机理和优化方法，以实现更高效、可持续的碳二选择加氢催化剂制备。
微乳液法——纳米金属、氧化物催化剂的制备
参考资料
书名:微乳液的制备及其应用 作者:王军 主编 出版社：中国纺织出版社
出版日期：2011-12-1 ISBN：9787506481021
书名：微乳液理论及其应用 编著：李干佐、郭荣 等编著 出版社：石油工业出版社 年份：1995
书 名：胶束催化与微乳催化 作 者： 赵振国 著 出 版 社： 化学工业出版社 ＩＳＢＮ：9787502584450 出版时间：2006-05-01
Danielsson, I.; Lindman, B. Colloids Surf. A 1981, 3, 391.
乳液、微乳液、胶束
两亲分子
胶束
微乳液
介孔分子筛合成
乳液
胶束
两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部 分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集 体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与 水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序 聚集体称为胶束。
(MCM, SBA-15)
纳米催化剂 纳米金属氧化物（单元）
SiO2 ，Al2O3 ， CeO2 ， SO42-/ ZrO2 ZnO ，TiO2…..
Top-Down, Bottom-up
纳米金属氧化物（复合）
Ce-Zr-O Cu-Zn-O Cu-Ce-O ….. Ce-Mo-O, Fe-Mo-O
尺度-性能
胶束的结构
+
+
+
+
+
+ ++ +
+
-
+
+
+
-
+
+
-
-
+ -
纳米催化剂制备方法微乳法课件
微乳液
❖ 微乳液通常是由表面活性剂、 助表面活性 剂( 醇类) 、 油(碳氢化合物)和水(电解质水 溶液)组成的透明或半透明的、 各向同性的 热力学稳定体系。根据分散相与连续相的 不同，微乳液的结构一般可分为三种:水包 油型( O/W)、 油包水型(W/O)和W/O/W或 O/W/O油水双连续型。
纳米催化剂制备方法——微乳法课 件
纳米催化剂制备方法——微乳法课 件
微乳液理论模型
❖ 关于微乳液的形成，人们提出了许多理论和模型 加以解释，其中较典型的为“瞬时负界面张力” 模型，该理论认为：油/ 水界面张力在表面活性剂 存在下将大大降低,一般为 几十mN/ m, 但这只能 形成普通乳状液。要想形成微乳液一般要加入助 表面活性剂, 由于产生混合吸附,油/ 水界面张力迅 速降低甚至产生瞬时负界面张力，但是负界面张 力是不存在的,所以体系将自发扩张界面, 表面活 性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上, 直至界 面张力恢复为零或微小的正值, 这种瞬时产生的负 界面张力使体系形成了微乳液。因此有界面膜保 护的纳米液滴能稳定存在，若是发生微乳液滴的 聚结, 那么总的界面面积将会缩小,复又产生瞬时 界面张力, 从而对抗微乳液滴的聚结。从而得到稳 定的微乳液。
❖ 油相一般为C6～C8 烷烃，如环己烷、庚烷、 辛烷、异辛烷等；常用的表面活性剂有阴 离子、阳离子、两性及非离子表面活性剂。 助表面活性剂纳米一催化般剂制为备方法中——等微乳碳法课链的胺或醇。
件
微乳液制备方法
❖ 在微乳法制备纳米催化剂的过程中,首先需要配制热力学稳 定的微乳体系。微乳制备应满足3个条件:在油水界面存在 短暂的负界面张力;流动的界面膜;油分子和界面膜的联系和 渗透。
微乳液简介
微乳液法在纳米催化剂制备中的应用及研究进展
（） １ 配置 ２ 个分别增溶有反应物 Ａ Ｂ的微乳液 ， 、 一种含有金属粒 子前 驱体 （ 多为金属盐 ）另外一 ，
种含有用来还原金属粒子前驱体的沉淀剂 （ 例如水合胼和硼氢化钠水溶液） 此时 由于胶 团颗粒间的碰 ，
撞、 融合 、 分离 、 重组等过程 ， 发生了水核内物质的相互交换或物质传递 ， 引起核 内的化学反应。此时的
文 章 编 号 ：６２—７４ （ ０ ７ ０ １７ ８ ３ ２０ ）２—０４ — ４ ０ １ ０
微乳液 法在 纳米催化剂制备中的应用 及研 究进展
朱 静 李 华峰 毛 健 陈国需 ， ， ， ， 涂铭旌
（． １ 四川大学材料科学与工程学院， 成都 ６０６ ； １０４ ２ 后 勤工程学院 军事油料应用与管理工程 系， ． 重庆 ４ ０ １ ） ０ ０６ 摘 要 综述 了微乳液法制备纳米催化剂的基本原理和主要方法以及近年来在催化剂
并负载 了 ＳＯ 粒子 ， ｉ 最后通 过煅 烧得 到 了 Ｆ／ＳＯ 催化剂 粒 子¨ ｅ ｉ 。
２ 微乳技术在纳米催化剂制备 中的研究进展
贵金属 Ｐ，ｄ Ｒ 催化剂在许多催化反应 中有着较好 的催化作用 。但传统方法制备的贵金属催化 ｔ ，ｈ Ｐ
剂表面原子利用率不高 ， 分散度低 ， 颗粒大易产生团聚 ， 从而影响其催化活性 ¨ 。Ｒ Ｍ Ｓ 等以 ’一 Ｙ Ｅ¨ ，
维普资讯
第２ ３卷 第 ２ 期
２０ ０ ７年 ４月
后
勤
工
程
学
院
学
报
ＵＮＩ ＥＲＳＴＹ Ｖ Ｉ
Ｖｏ ２ Ｎｏ２ Ｉ．３ ． Ａｐ ．００ ｒ２ ７
Ｊ ＲＮＡＬＯＦＬ ＯＵ ＯＧＩＴ ＣＡＬＥＮ Ｎ ＲＩ ＳＩ ＧＩ ＥＥ
微乳法制备催化剂及其在多相催化中的应用.ppt
2.0 86.9 42.7 35.2 5.1 17.0 8.4
结论 I :
微乳法可得到窄分布的粒子，且粒子尺
寸可控
微乳中被还原的金属粒子可在液相状态
直接用作催化剂
可制备均匀的双金属催化剂 载体对粒子大小的影响不明显
结论 II
微乳法制备的窄分布的尺寸可控的纳
米粒子，可提高结构敏感反应的反应活 性，改变选择性
Seminar II
微乳法制备催化剂及其在 多相催化中的应用
学生： 黄秀敏 导师： 徐奕德
申文杰
2004.9.30
内容
微乳的定义及简介 微乳法制备纳米离子方法及影响因素 催化反应中的应用 结论
微乳的定义
组成
H2O相, 油相,表面活性剂
W
热力学 稳定，离心不分层
液滴大小 10nm-100nm
之比 ω0 越大，液滴越大，形成的被活性 剂包裹的核越大，最终的粒子尺寸就大。
液滴的尺寸影响形成的核的尺寸
影响因素之二
沉淀剂（还原剂）的性质
➢ 成核过程越快，得到的粒子尺寸越小
▪ 还原剂的性质
H2PtCl6 N2H4•H2O smaller H2
▪ 还原剂的浓度
影响因素之三
表面活性剂浓度
表面活性剂阻碍被其包裹的核 之间碰撞长大，粒子以相同的 速度增大，有利于得到均一的 尺寸分布
IC0 9.18 0.27 RhB 1.8 85.4 12.8 2.46 0.15 RhC 2.6 84.7 12.7 3.69 0.15 RhD 0.7 78.4 20.9 0.53 0.27 RhE 2.6 76.9 20.5 2.26 0.27
❖ 原油开采，农药，食品，等领域
❖ 反应介质 纳米反应器 生化反应 ❖ 材料合成
微乳液技术制备催化剂
微乳液技术
微乳液形成机制 事实上，一些离子型表面活性剂和非离
子表面活性剂也能形成微乳液 零表面张力也不一定能确保形成微乳液 形成机制仍在研究
微乳液技术
制备催化剂的基本原理 制备稳定的微乳体系 表面活性剂 助表面活性剂 有机溶剂（油相） 水
微乳液技术
水核内形成纳米粒子的情况： 反应物（阳离子可溶盐）在微乳液
的水核中，反应气体通过微乳液， 二者充分反应，形成氢氧化物或氧 化物等沉淀
微乳液技术
微乳液法制备纳米粒子的一些特点 粒子表面包裹一层表面活性剂分子，使粒子间不易
聚集 选择不同的表面活性剂分子对粒子进行表面修饰，
在很宽的范围内控制微粒的大小且粒径分布窄 可在室温下制备双金属催化剂 可在微乳内合成纳米金属粒子
微乳液技术
常用表面活性剂 阴离子型：琥珀酸二辛酯磺酸钠 （AOT）、十二烷基
硫酸钠 （SDS） 阳离子型：十六烷基三甲基溴化铵 （CTAB） 非离子型：聚氧乙烯醚类 （TritonX 系列 ） 助表面活性剂 通常为中等碳链的脂肪醇 有机溶剂 多为C6~C8直链烃或环烷烃
微乳液技术
水核 被表面活性剂和助表面活性剂组成的界面所包围 尺度小（可控制为几个或几十个纳米之间） 可视为“微型反应器”，亦称纳米反应器
微乳液技术
W/O型微乳液多用于制备纳米催化剂 水核 具有很大界面 可溶各类不同的化合物 半径与水和表面活性剂的浓度和种类有关 一定范围，半径随水和表面活性剂的浓度比的
微乳液技术
微乳液技术制备纳米粒子的注意事项 确定适合的微乳体系 适合的化学反应、反应物 对反应物具有较大的增溶能力 油相、表面活性剂及助表面活性剂与反
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多相催化原理
——微乳液法制备催化剂
目录
微乳液法原理及方法
所制催化剂的应用困难与展望1
2
3
微乳液简介
微乳液是两种相对不互溶的液体的热力学稳定、各向同性、透明或半透明的分散体系，就微观而言，它是由表面活性剂形成的界面膜所稳定的其中1种或2种液体的液滴所构成，其特点是使不相混溶的油和水两相在表面活性剂和助表面活性剂存在下，
可以形成均匀稳
定的混合物。
微乳液的组成包括表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质水溶液)。
根据油和水的比例及其微观结构，微乳液有3种基本结构类型：(1)正相(O/W)微乳液，(2)反相(W/O)微乳液，(3)双连续相微乳液
(1)正相(O/W)(2)反相(W/O)(3)双连续相
微乳液作为纳米反应器的原理
以微乳液法制备纳米粒子时，通常采用反相(W/O)微乳体系，其大小可控制在1~100nm之间,该“水滴”尺度小且彼此分离，这种微小的“水滴”可看作是“纳米反应器”或“微反应器”。
并通过增溶不同的反应物而使反应在“水滴”内进行，因而产物的粒径和形状都可调控，此外，当“水滴”内的粒子长到大小接近“水滴”的大小时，表面活性剂分子所形成的膜附着于粒子的表面，阻碍了粒子的聚结，从而提高了粒子稳定性，并阻止其进一步长大。
其中，增溶有反应物A、B 的微乳液，A中含有金属粒子前驱体(多为金属盐)，B中含有用来还原/沉淀金属粒子
H2O、NaHB、Na2CO3、水溶前驱体的还原剂/沉淀剂(NH
3
液等)。
反应方法如：a，b。
a. b.
催化剂的制备过程
与传统的浸渍法相比，微乳液法所制备的催化剂具有活性组分粒径可控、尺寸分布较窄和均匀地分布在载体上
等优点。
纳米粒子
微乳液
加入载体破乳离心、干燥焙烧活化催化剂
催化加氢
烯烃+
H 2烷烃Ni 、Pt/Al 2O 3苯+
H 2环己烯Ru-Zn/SiO 2醛+ H 2 醇
Co/SiO 2
●催化加氢
●催化燃烧
(1) 低温催化燃烧
用微乳液法制得的Pt/Al
2O3、CeO2/Al2O3催化剂，其在
CO燃烧时，与传统的催化剂相比，具有较低的燃烧温度和较高的活性。
(2)高温催化燃烧
微乳法合成Pt/Al
2O3可应用于甲苯的燃烧中，能够使
温度降到150℃~160℃；CeO
2-BHA（六酸铝钡）在甲烷的
燃烧过程中，使其起燃温度在400℃左右，且甲烷具有更高的燃烧活性。
●催化加氢
●催化燃烧
●
碳氧化物加氢反应
CO + H 2CH 3OH
Pd/ZrO 2CO 2 + H 2
CH 4 + MeOH 、CO(少量）
CO + CH4、MeOH(少量）
●
催化加氢●
催化燃烧●
碳氧化物加氢反应●光催化反应
(1) 微乳液法制备球形纳米TiO 2/SiO 2复合氧化物，用于降解亚甲基蓝、品红等。
(2) 制备TiO 2/ZSM-5光催化剂，光降解废水中的K 2Cr 2O 7，与普通的TiO2
活性相比具有更高的活性。
微乳液法制备固体催化剂的应用
困难与展望
●微乳液法是作为一个有特定性能的微环境，实现了粒子尺
寸的可控性，选择适当的微乳体系、沉淀条件及后处理条件是微乳液法制备固体催化剂的关键。
●主要问题：多数研究集中在贵金属催化剂上，且产量较低
、成本高、分离困难、回收再利用存在一定难度，同时，该方法制备的粒子多为球形，难以得到不对称颗粒(如针状、盘状、椭球形等)。
在基础理论方面，缺乏系统的对微乳液的形成机理、微型反应器内的反应机理、反应动力学等问题的研究。
●如果能够与其他新型的技术（等离子体、超临界流体等）
联合起来，将会得到一些较好的活性催化剂。
●总之，微乳液法制备固体催化剂是一个既有理论研究意义
又有广阔应用前景，同时又充满挑战的新领域。