催化剂常用制备方法
催化剂的制备方法与成型技术简汇
催化剂的制备方法与成型技术简汇催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。
制备催化剂的方法和成型技术有很多种，下面将对其中的几种方法进行简要介绍。
一、沉积法沉积法是一种将活性物质沉积在惰性载体表面的制备方法。
常用的沉积方法有浸渍法、喷涂法、浸涂法和胶体分散法等。
浸渍法是将载体浸泡在溶液中或涂覆溶液于载体上，使溶液中的活性物质被吸附在载体表面。
喷涂法是将溶液或悬浮液喷雾到载体表面，使活性物质均匀分布在载体上。
浸涂法是将活性物质直接浸涂到载体表面，形成厚度均匀的涂层。
胶体分散法是通过胶体分散剂将活性物质分散在溶剂中，然后将溶剂蒸发使活性物质沉积在载体表面。
二、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种利用溶胶凝胶化学反应将活性物质沉淀在载体表面的制备方法。
首先将一种或多种金属盐或金属有机化合物溶解在溶剂中，形成溶胶。
然后通过加入沉淀剂、酸性或碱性物质，使溶胶逐渐凝胶化为凝胶。
最后通过热处理或其他方法将凝胶转化为坚硬的复合材料。
三、热分解法热分解法是利用热分解反应将金属有机物转化为金属颗粒的制备方法。
首先将金属有机化合物溶解在溶剂中，然后通过加热使其发生热分解反应，生成金属颗粒。
最后将金属颗粒与载体混合并经过处理，得到催化剂。
四、物理吸附法物理吸附法是利用物理相互作用力将活性物质吸附在载体表面的制备方法。
常见的物理吸附方法有气相吸附、液相吸附和固相吸附等。
气相吸附是将活性物质蒸发或加热生成气体，然后将气体吸附到载体表面。
液相吸附是将活性物质溶解在溶剂中，将溶液浸泡到载体中，使溶质被吸附到载体表面。
固相吸附是将活性物质粉末均匀覆盖在载体表面，通过物理吸附力使活性物质吸附在载体上。
成型技术常用的有压制法、浇注法和喷涂法等。
压制法是将混合活性物质和载体的粉末通过压制设备进行压缩，形成规定形状和尺寸的催化剂块。
浇注法是将活性物质和载体的混合物溶解在溶剂中，然后将溶液倒入制模器中，通过凝固、干燥等过程形成坚硬的催化剂块。
喷涂法是将活性物质和载体的混合物溶解在溶剂中，然后通过喷枪将溶液喷到基底上，形成均匀的涂层。
化学反应中催化剂的制备方法
化学反应中催化剂的制备方法化学反应中催化剂是一个极其重要的组成部分，它能够促进反应速度，降低所需要的温度及压力，降低反应活化能等。
在化学工业中，催化剂是不可或缺的组成部分，对于一些复杂的反应而言，催化剂也是非常关键的。
那么，如何制备催化剂呢？催化剂的制备方法有很多种，不同的反应需要不同的催化剂，因此催化剂的制备方法也各不相同。
下面，我们将从三个方面来讨论催化剂的制备方法。
一、物理化学法制备催化剂物理化学法是制备催化剂的常用方法之一。
它通过改变催化剂的表面结构，改变催化剂的形貌、形态，来达到提高催化剂效率的目的。
比如，采用热处理、电化学方法、物理吸附等方法可以制备出具有均匀孔径、大比表面积等特点的催化剂。
这种方法制备出来的催化剂具有高效、稳定、易于再生等优点，被广泛应用于各种化学反应中。
二、化学合成法制备催化剂化学合成法是一种较为常用的制备催化剂的方法。
它利用化学反应的原理，采用一定的方法及工艺条件来合成催化剂。
这种方法可以得到具有特定功能的催化剂，可以对催化剂进行定制，使其具有其他传统制备方法所不具备的性质。
例如，在金属催化剂的制备中，常常采用化学还原、溶胶-凝胶等方法。
这些方法不仅可以得到纳米尺寸的催化剂，还可以通过添加不同的催化剂过渡金属、调控反应条件等方法得到具有特定性质的催化剂。
三、生物制备法制备催化剂除了物理化学法和化学合成法以外，生物制备法也是一种较为新颖的催化剂制备方法。
生物体内合成各种酶类可以作为参考，设计合成人工酶，以替代催化剂，来实现反应过程的加速，降低催化剂对环境的污染等目的。
生物制备法中，核壳结构的金属纳米粒子成功应用于大量的催化反应中，例如，银纳米颗粒，由于具有特殊的光学性质，已经成功应用于光催化反应中。
生物制备法制备的催化剂，不仅性能稳定，而且具有良好的环保性和可再生性，因此受到越来越多的关注和研究。
总之，催化剂是化学反应中不可或缺的重要组成部分，催化剂的制备方法也是很多的。
化学催化剂的制备方法
化学催化剂的制备方法化学催化剂在各个领域中都扮演着重要的角色，例如在工业化生产、环境保护和能源转化等方面。
制备高效的催化剂对于提高反应效率和产品选择性至关重要。
本文将介绍几种常见的化学催化剂制备方法。
一、沉积法沉积法是制备催化剂常用的方法之一。
通过在载体上制备沉积层，可以增加催化剂的活性和选择性。
常用的沉积法包括浸渍法和气相沉积法。
浸渍法是将载体浸泡在催化剂溶液中，使催化剂沉积于载体表面。
这种方法具有操作简单、适用范围广的优点。
气相沉积法则是利用气体反应生成沉积物，常见的气相沉积方法有化学气相沉积和物理气相沉积。
二、共沉淀法共沉淀法是通过共沉淀过程制备催化剂。
通常将两个或多个金属盐溶液混合，在适当的条件下发生沉淀反应，生成催化剂。
这种方法可以调控催化剂的成分以及晶体结构，从而影响催化剂的性能。
三、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是利用溶胶和凝胶的特性，在溶胶阶段形成固体凝胶，并通过热处理生成催化剂。
这种制备方法具有成本低、适用范围广的特点。
四、微乳液法微乳液法是一种在溶胶和凝胶形成前，通过适当的界面活性剂和助剂形成的稳定微乳液中制备催化剂。
这种方法能够控制催化剂的形貌和粒径，从而影响催化剂的活性和选择性。
五、溶胶自组装法溶胶自组装法是一种制备催化剂的较新方法。
通过选择具有亲疏水性的功能分子，在溶液中自组装形成乳液，进而生成催化剂。
这种制备方法能够调控催化剂的孔径和分散度，提高催化剂的性能。
六、共沉淀-还原法共沉淀-还原法是一种通过先共沉淀生成前驱体，再进行还原处理制备催化剂的方法。
这种方法能够调控催化剂的成分和晶体结构，从而影响催化剂的活性和选择性。
在使用以上制备方法时，还可以通过调控反应条件、添加助剂等手段进一步改善催化剂的性能。
此外，还可以采用纳米材料制备方法来制备纳米尺度的催化剂，提高效率和选择性。
总之，化学催化剂的制备方法多种多样，每种方法都有其适用范围和特点。
通过合理选择制备方法和优化制备条件，可以制备出高效、高选择性的催化剂，促进各领域的化学反应。
制备工业催化剂的方法
制备工业催化剂的方法工业催化剂是指用于促进或加速化学反应的物质，广泛应用于许多生产过程中，如炼油、化工、能源等。
制备工业催化剂的方法有很多种，下面将介绍几种常见的制备方法。
一、沉淀法沉淀法是制备工业催化剂的常用方法之一、该方法通过在溶液中加入还原剂使金属离子还原成金属颗粒，然后沉淀得到催化剂。
该方法简单易行，适用于大规模生产。
二、浸渍法浸渍法是指将载体浸入金属溶液中，使金属离子被载体吸附，并通过热处理将金属还原成金属颗粒。
浸渍法可使金属颗粒分散均匀，催化剂活性较高。
三、沉积法沉积法是将金属源溶于溶剂中，然后将溶液喷洒在载体表面，通过烘干和热处理将金属还原成金属颗粒，从而制备催化剂。
该方法适用于制备高活性催化剂。
四、共沉淀法共沉淀法是将金属源和载体溶解在同一溶剂中，通过调节条件使金属沉淀到载体表面，再进行热处理得到催化剂。
共沉淀法制备的催化剂具有高分散性和高活性。
五、焙烧法焙烧法是将金属前驱体或金属盐溶于溶剂中，通过热处理使金属变得稳定且易于使用，然后得到催化剂。
焙烧法制备的催化剂适用于高温条件下的反应。
六、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将金属前驱体溶于溶剂中，通过加热使其形成溶胶，然后通过凝胶化得到凝胶，在热处理过程中形成催化剂。
该方法制备的催化剂具有高度分散性和活性。
七、离子交换法离子交换法是将金属离子与载体接触，通过离子交换反应将金属离子固定在载体上，形成催化剂。
离子交换法制备的催化剂具有高度分散性和稳定性。
综上所述，制备工业催化剂的方法有很多种，选择适当的制备方法取决于催化剂的要求和实际应用。
通过不断研究和创新，制备高效、高分散性和高稳定性的工业催化剂对促进化工和工业生产的发展具有重要作用。
催化剂制备方法
浸渍法的影响因素： 1）盐浓度：
➢ 活性组分金属的易溶盐 —— 硝酸盐、铵盐、有机 酸盐（乙酸盐、乳酸盐）
➢ 浸渍液浓度：
催化剂中活性组分含量（以氧化物计）
a VpC 100% 1 VpC
载体比孔容，ml/g 浸渍液浓度（以氧化物计），g/ml
2）浸渍时间： t=2η/δx x2/r
渗透时间与粘度系数、表面张力、孔径 和粒度有关
Al2O3·nH2O
（2）共沉淀法
共沉淀法是将催化剂所需的两个或两 个以上组分同时沉淀的一个方法。
注意：
各金属盐、沉淀剂浓度、介质pH值、 加料方式等条件件必须满足各个组分同 时沉淀的要求
共沉淀时是否可形成复合碳酸盐的金属
金属
Al
Mg
Ca
Zn
Cu
是
否
否
是
Fe
是
是
否
否
Ni
是
是
否
否
Zn
是
否
否
×
Mg
二、沉淀法制备催化剂举例
1.Al2O3的制备（单组分沉淀剂）
多数情况下都是先制备氧化铝的水合物， 然后将其转化为Al2O3。水合氧化铝一 般有四种：α-Al2O3.3H2O-水氧铝αAl2O3.H2O-水软铝石、βAl2O3.3H2O-拜尔石、βAl2O3.H2O-水硬铝石。
A、α-Al2O3.H2O的制备
在交换过程中，根据交换离子的种类和 交换度的不同，需要注意交换温度、交 换浓度等因素。
分子筛上的离子交换过程：
分子筛的化学组成：
Mn+·[(Al2O3)p·(SiO2)q]·wH2O M 是n价碱金属、碱土金属阳离子，特 别是钠离子。p, q, w分别是氧化硅、氧 化铝、结晶水的分子数。通过改变这些 变数和分子筛晶胞内四面体的排列组合 （链状、层状、多面体等）可以衍生各 种类型分子筛。
催化剂常用制备方法
1.1、过量浸渍法
即将载体泡入过量的浸渍液中，待吸附 平衡后，过滤、干燥及焙烧后即成。 通常借调节浸渍液浓度和体积来控制负 载量。
1.2、等量浸渍法
将载体与它可吸收体积相应的浸渍液相混合， 达到恰如其分的湿润状态。只要混合均匀和干 燥后，活性组分即可均匀地分布在载体表面上， 可省却过滤和母液回收之累。但浸渍液的体积 多少，必须事先经过试验确定。 对于负载量较大的催化剂，由于溶解度所限， 一次不能满足要求；或者多组分催化剂，为了 防止竞争吸附所引起的不均匀，都可以来用分 步多次浸渍来达到目的。
+
Sperical M icelles
+
+
+
+
+
Rod-like M icelles
Hexagonal Phase
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Lam ellar Phase
(七) 制备催化剂的其它技术
模板法等新技术 溶胶-凝胶法 均相催化剂固相化等新方向
模板法
Self-Assem bling of Surfactant
工业催化剂的制造方法
工业催化剂的制造方法一、物理法制备催化剂：物理法制备催化剂主要是通过物理方法将催化剂的活性组分载在载体上，常见的物理法制备催化剂的方法有：1.吸附法：将活性组分通过吸附作用附着在载体表面上，常用的载体有活性炭、硅胶等。
这种方法简单易行，但活性组分容易脱落，催化剂的活性和稳定性较差。
2.离子交换法：将带正或负电荷的活性组分通过离子交换作用固定在载体上，常用的载体有氧化铝、硅胶等。
这种方法制备的催化剂活性高、稳定性好，但生产成本较高。
3.沉淀法：将活性组分通过溶液浸渍或浸渍法在载体上形成固体颗粒，然后经过干燥、煅烧等步骤得到催化剂。
这种方法制备的催化剂具有较好的活性和选择性，但颗粒尺寸大小不均匀。
二、化学法制备催化剂：化学法制备催化剂是指通过化学反应合成催化剂的方法，常见的化学法制备催化剂的方法有：1.沉淀法：通过溶液中的沉淀反应得到催化剂的前驱体，然后通过进一步处理得到催化剂。
这种方法制备的催化剂纯度高，结构稳定，但制备过程复杂，需要控制多个参数。
2.水热合成法：利用高温高压的水热条件下，将催化剂的前驱体和其它添加剂反应生成催化剂。
这种方法可以得到具有特殊结构和性能的催化剂，适用于制备金属氧化物等催化剂。
3.溶胶-凝胶法：将催化剂的前驱物通过溶解、水解和凝胶化等步骤制备成溶胶-凝胶体系，然后经过干燥和煅烧等步骤得到催化剂。
这种方法制备的催化剂纯度高，结构可控，但制备过程较长。
综上所述，工业催化剂的制备方法包括物理法和化学法。
物理法主要是通过物理方法将活性组分载在载体上；化学法主要是通过化学反应合成催化剂。
不同的制备方法适用于不同类型的催化剂，制备过程中需要控制多个参数以获得高活性和选择性的催化剂。
催化剂的制备经典方法[
六、固体催化剂制备方法进展
• 超细粒度催化剂
– 超细粒子在纳米尺度时的表面效应 – 反应
– 多组分在胶体中分布均匀 – 可同步形成共沉淀物
• 膜催化剂
– 提高转化率 – 简化分离工序
二、催化化学又一门综合的科学
催化化学是在漫长的历史发展过程中，从许多别的学科， 包括物理学、生物学以及化学各分支学科中吸取了大量 的成就的基础上发展起来的一门边缘科学。
催化剂的制备
催化剂制备的要点
多种化学组成的匹配：各组分一起协调作
用的多功能催化剂。
一定物理结构的控制：粒度、比表面、孔
体积。
催化剂的一般制备方法
五、工业用催化剂的成型
• 催化剂必须有一个预先确定的形状（球型、条 型、微球型、蜂窝型等)和大小，而形状和大 小则取决于催化剂的用途和使用催化剂的反应 器类型。并且，催化剂颗粒形状对其活性、选 择性、强度、阻力、传热等有影响。
• 催化剂形状的不同类型及其相应的应用情况
反应器类型 形状 颗粒 丸粒 固定床反应器 球 球 d=1-5mm d=20-100μm 固定床反应器 固定床反应器，浆态床反 应器，提升管反应器 大小 d=1-20mm d=1-50mm 反应器类型 固定床反应器 形状 大小 挤条 d=1-5mm L=330mm 压片 d=310mm h=3-
• 不同制备方法，成分、用量相同，但催化 剂的性能可能不同 – 沉淀法 – 浸渍法 – 混合法 – 离子交换法
一、沉淀法
沉淀法的基本原理是在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀 剂，以便生成水合氧化物，碳酸盐的结晶或凝胶。将生成 的沉淀物分离，洗涤，干燥后，即得催化剂。
金属盐溶液 NaOH(Na2CO3)
沉淀
洗涤 干燥 焙烧 研磨 成型 催化剂
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➢ pH值为某一特定值下，粒子带正负电荷相等，即不带电，或称带零点 电荷(ZPC)，此状态称为等电点状态；
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
❖ 氧化物的等电点可预测它对某种离子的吸附能力并大致估计浸渍液 的pH值范围。
4.1.3 浸渍液浓度
➢ 浓度过高，活性组分在孔内分布不均匀，易得到较粗的金属颗粒 且粒径分布不均匀；
➢ 浓度过低，一次浸渍达不到要求，必须多次浸渍，费时费力； ➢ 当要求负载量低于饱和吸附量，应采用稀浓度浸渍液浸渍，并延
长浸渍时间或使用竞争吸附剂，使吸附的活性组分均匀分布；
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活性炭 硅藻土
浮石 活性白土 炭纤维
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2.1 载体的选择与预处理
载体的选择因反应不同而异：
如，乙烯精制去除少量乙炔（加氢）： Pd / -Al2O3
对等电点极小的酸性氧化物，可选用浸渍液pH＞1及阳离子配合物作 活性组分的前体；
对等电点较大的酸性氧化物，可选用阴离子配合物溶液作浸渍液； Al2O3为两性氧化物，可选用pH<8和阴离子络合物溶液或pH>8和阳离
子络合物溶液作吸附剂；
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4.4 竞争吸附剂的影响
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催化剂
催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.1 浸渍液性质的影响
浸渍液的配制
➢ 活性组分金属的易溶盐 —— 硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐等）； ➢ 浸渍液浓度（取决于所要求的活性组分负载量）：
催化剂中活性组分含量（以氧化物计）
a VpC 100% 1 VpC
载体比孔容，ml/g
4.2.2 载体的吸附性质
氧化物对金属络离子的吸附决定于以下参数： 氧化物的等电点 浸渍液的pH值 金属络离子的性质
氧化物载体在水溶液中其表面能极化带电，粒子所带 电荷性质决定于所在溶液的pH值，以S-OH代表粒子表面吸 附剂；
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4.3 载体预处理的影响
载体的预处理
焙烧 处理
水泡 处理
抽真空 处理
化学改性 处理
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
氧化铝的焙烧
❖ 焙烧处理
通过微晶烧结，提高机械强度； 除去载体中易挥发组分形成稳定结构； 使载体获得一定的晶型、晶粒大小、孔
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.1.2 浸渍液所用溶剂
浸渍液溶剂多采用去离子水，但当载体成分容易在水溶液中洗提出来时， 或者是要负载的活性组分难溶于水时，就需使用醇类或烃类等溶剂。
由于不同载体的亲疏水性不同，不同溶剂的极性也不同，所以当使用不同 类型的溶剂时，所制备的催化剂上活性组分的分布就不同。
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
浸渍法
优点
➢载体形状尺寸已确定， 载体具有合适比表面、孔 径、强度、导热率； ➢活性组分利用率高、成 本低； ➢生产方法简单，生产能 力高；
未处理
0.216
51
20％HNO370oC 处理 2h
0.886
87
40％HNO370oC 处理 2h
1.621
125
10％HNO340oC 处理 2h
1.295
103
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2 载体性质的影响
载体的一般要求：
➢ 机械强度高；
常用载体：
➢ 合适的颗粒形状与尺寸、适宜的表面积、 孔结构等；
氧化铝 硅胶
➢ 耐热性好；
分子筛
➢ 导热性能良好（针对强放/吸热反应）； ➢ 足够的吸水性； ➢ 载体为惰性，与浸渍液不发生化学反应； ➢ 不含催化剂毒物和导致副反应发生的物质； ➢ 原料易得，制备简单，无污染；
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
H+AB+OH-
- - --
-
++ ++
+
+
++
-
+ -
++ -
-
-
+
+ +
--
+ +
-+
+ -
+ --
+
-+
+
-
-+ ++
➢ 在酸性介质中，S-OH+H+A-↔S-OH2+ +A-，按双电层理论，粒子带正电
，其周围为带负电的反离子扩散层；
➢ 在碱性介质中，S-OH+B+OH-↔S-O-B++H2O，按双电层理论，粒子带负 电，其周围为带正电的反离子扩散层；
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
三、活性组分的不均匀分布
活性组分分布类型的选择（取决于催化反应宏观动力学） ：
均匀型 Uniform
蛋壳型 Egg-shell
蛋白型
蛋黄型
Egg-white Egg-Yolk
Active phase/Support
Support
适用于反应受 适用于反应受 动力学控制 外扩散控制
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
四、制备催化剂的影响因素
载体 性质
竞争 吸附剂
浸渍液 性质
影响 因素
浸渍 条件
载体 预处理
浸渍后 热处理
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溶剂 水 丙酮
表4-1 溶剂对活性组分在载体上分布的影响
H2PtCl6/γ-Al2O3 均匀分布
“蛋壳”型分布
H2PtCl6/活性炭 “蛋壳”型分布
均匀分布
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
adsorption
由于表面张力的作用而
产生毛细管压力，使液
Adsorption/desorption + diffusion
diffusion adsorption
体渗透到毛细管内部； ➢ 活性组分在孔内扩散及
Drying
evaporation
在载体表面吸附；
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对载体的要求： ➢ 低比表面积、大孔径
（使乙炔加氢产物乙烯尽快脱离催化剂表面）
➢ 无酸性（防止烯、炔的聚合反应，延长催化剂寿命）
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
一、浸渍法概述
载体（如Al2O3）的沉淀 载体的成型
—— 广泛用于制备负载型催化剂
（尤其负载型金属催化剂）
载体的预处理
用活性组份溶液浸渍
干燥 焙烧分解
负载型金属催化剂
活化（还原）
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
4.2.3 载体的孔结构
孔容 孔半径
比表面积
扩散 活性组分
催化剂
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
1.什么是传统机械按键设计？
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催化剂的制备方法—Co—mpa浸ny L渍ogo法
浸渍法（impregnation）是将载体放进含有活性物质的液体 或气体中浸渍，活性物质逐渐吸附于载体的表面，当浸渍平 衡后，将剩下的液体除去，再进行干燥、焙烧、活化等即可 制得催化剂。