催化剂常用制备方法
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
关于浸渍时间的几种情况：
1）活性组分在孔壁的吸附速率快于扩散速率，导致活 性组分吸附在孔口（时间或活性组分浓度不够）；
2）浸渍后过滤，静臵，吸附的活性成分重新解吸，通
过再分配实现均匀分布（不立刻干燥）； 3）浸渍后不过滤，载体外活性成分不断扩散至孔道内， 实现均匀分布（增加浸渍时间）。
3）浸渍前载体的状态 载体状态不同使组分在载体内部 的分布不均匀，且当浸渍液浓度愈 大，不均匀性愈显著。在同样浓度 的浸渍液条件下，干燥载体内浸渍 组分的分布比湿载体时均匀。
匀 pH稳定 多组分同时 沉淀 沉淀均 匀
（5）pH值 沉淀法中常用碱性物质作沉淀剂，沉 淀物的生成在相当大的程度上受溶液的 pH值得影响
沉淀方法的分离 1）单组分沉淀法 单组份沉淀法是通过沉淀剂与一种特 殊组分溶液作用以制备单一组分沉淀物 的方法。 例：氧化铝的制备 碱法：Al3+ + OH- Al2O3· nH2O 酸法：AlO2- + H3O+ Al2O3· nH2O
浸渍法的影响因素： 1）盐浓度盐、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 1 VpC
100%
浸渍液浓度（以氧化物计），g/ml
载体比孔容，ml/g
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 在氧化铝上浸渍含Ni化合物
2.分子筛的制备 制备分子筛主要通过混合液成胶、晶化、洗 涤、成型及活化等步骤。以下介绍影响分子筛 制备的几个因素。 （1）硅铝比。不同型号的分子筛有其固定的硅铝 比，如A型为2.0左右。 （2）基数。基数是指反应物料中氧化铝的摩尔浓 度。A型为0.2-0.3mol/L. （3）碱度。指晶化过程中，反应液中所含碱的浓 度，一般以Na2O的摩尔度表示。 （4）晶化温度和晶化时间。一般规律是，高温晶 化需时短，低温晶化需时长。 （5）成胶温度。一般情况下，温度越高越易成胶。
催化剂制备方法及应用
催化剂制备方法及应用
催化剂的制备方法及应用包括但不限于以下几个方面：
1. 物理法：通过物理方法调整催化剂的形貌和结构，例如溶胶凝胶法合成具有特定孔径和表面积的催化剂颗粒。
2. 化学法：利用化学反应合成催化剂，常用的方法包括共沉淀法、沉积法、水热合成法等。
例如，通过改变沉淀反应的温度、pH 值、反应物浓度等条件，可以得到具有不同晶相和组成的催化剂。
3. 熔融法：在高温条件下，将催化剂原料破碎后经过筛分、混合、还原后得到某种催化剂，得到的催化剂活性高、稳定性高。
4. 离子交换法：各反应物离子分散后，自由交换到负载上，最后经过洗涤、干燥、焙烧等操作成型，通过离子交换法得到的催化剂具有较高的分散度、催化性能，适用于制备低含量、高利用率的贵金属催化剂的制备。
在应用方面，绿色化工生产方面主要包括加氢还原反应、氧化反应、催化重整等，加快了绿色化工生产速度，提高了化工生产效率。
此外，通过催化作用，加快了汽车尾气净化，而且促进了有机废气无污染且快速充分的燃烧，产生的燃烧尾气还能催化还原，很大程度上减少了环境污染。
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
单原子催化剂的制备方法
单原子催化剂的制备方法
单原子催化剂的制备方法通常涉及以下几种常见的方法：
1. 热还原法（Thermal Reduction）：该方法将金属前驱体溶解在溶剂中，然后在高温下通过热还原的方式生成单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂，如单原子合金。
2. 表面化学还原法（Surface Chemical Reduction）：通过将金属前驱体吸附在表面上，并通过化学还原剂的作用将金属离子还原为单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂，如单原子合金。
3. 原位生成法（In Situ Generation）：该方法使用一种包含金属离子的原位生成体系，通过某种方式将金属离子还原为单原子催化剂。
这种方法可根据具体的原位生成体系选择不同的还原方法，如电化学还原、光催化还原等。
4. 离子交换法（Ion Exchange）：该方法通过将金属离子与载体上的离子进行交换，实现单原子催化剂的制备。
离子交换方法可以利用载体表面上的功能基团与金属离子之间的亲和性实现金属离子的固定。
5. 拓扑剖析法（Topological Analysis）：该方法通过在载体表面上形成合适的拓扑结构，将金属离子固定在特定的位置，形成单原子催化剂。
这种方法常用于制备金属单原子催化剂。
需要指出的是，制备单原子催化剂的方法因催化剂的类型、载体材料以及应用需求的不同而有所差异。
因此，在具体的研究或工业应用中，选择合适的制备方法需要根据具体情况进行综合考虑和优化。
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2021/3/10
La2/3TiO3(0.0070.079)
La2/3MnO3
LaNiO3(0.25)
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讲解：XX
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三.酸式催化剂
功能：催化裂化、聚合、异构化、歧化、 烷基化、聚合、水合、水解等
工业上应用的酸催化剂多数是固体酸， 常见的有硅酸铝、氧化物、分子筛，金 属盐类、酸性离子交换树脂等。
近30年来，对于固体酸的催化剂的组成、
例如:Ag-Au，Cu-Au
Ⅲ ：第八族+第八族
用于增加催化剂活性的
稳定性
例如:Pt-Ir，Pt-Fe
2021/3/10
讲解：XX
6
(2)合金催化剂的催化特征
协同效应(Synergetic Effect) ▪金属催化剂对反应的选择性，可通过合金加以调变。
例如： 加入Cu后
{ Ni 脱氢 得到 氢解 得到 CH4等低碳烃
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讲解：XX
2
一.金属、合金
功能：加氢、脱氢、氢解、（氧化）
1.负载型
⑴低负载型的催化剂
负载量：0.3%~0.5%
例如：Pt/Al2O3、Ru/SiO2、Pt-Re/ Al2O3 、Ni-Cu/ Al2O3 一般均为贵重金属催化剂
⑵高负载型的催化剂
活性组分载入量：40％～70％
例如：Ni/Al2O3、Co/Al2O3
讲解：XX
9
2.多组分的金属氧化物催化剂 例如：SiO2-Al2O3
B酸 L酸
协同组分催化剂
例如：C O H 2 C H 3 O H ， 催 化 剂 C u Z n O A l 2 O 3
C 2 H 5
H2
CH CH2
催 化 剂 为 F e 2 O 3 C r 2 O 3 K 2 O
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2021/3/10
讲解：XX
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固体酸中心类型
B酸中心和L酸中心两类 。 为了阐明固体酸的催化作用，常常需要
区分B酸中心还是L酸中心。 研究NH3和吡啶等碱性物质在固体表面上
吸附的红外光谱可以作出这种区分。
2021/3/10
讲解：XX
14
固体酸中心类型
NH3在固体表面上吸附的红外光谱
NH3吸附在L酸中心时，是用氮的孤对电子配位 到L酸中心上，其红外光谱类似于金属离子同 NH3的配位络合物，吸附峰在3300 cm-1及1640
结构、活性、选择性等与其表面酸中心
的形成和酸性质的联系有了比较深入的
了解，使得多相酸催化在理论和实践上
获得了长足的进展。
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讲解：XX
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Brönsted和Lewis酸碱的定义
凡是能给出质子或者接受电子对的物质称为酸 (B酸或L酸) NH3十H3O＋＝NH4＋十H2O
凡是能接受质子或者给出电子对的物质称为碱 (B碱或L碱) BF3十：NH3 F3B：NH3
吡啶吸附在L酸中心上形成配位络合物，特征 吸收峰在1447—1460 cm -1处。
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讲解：XX
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固体酸中心类型
HZSM—5沸石上B酸、L酸与吡啶作用后的红外光谱
2021/3/10
讲解：XX
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酸中心的酸强度及其测定
酸强度是指给出质子的能力(B酸强度)或者接 受电子对的能力(L酸强度)。酸强度表示酸与碱 作用的强弱，是一个相对量。
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讲解：XX
3
2.多孔型(不需要载体) 例如：Raney Ni、Co、Cu…. 形状类似海绵，用于油脂加氢 3.整体型 网型：Ag网、Pt网，用于氨氧化反应。
N H 3O 2 N O xH 2O
2021/3/10
讲解：XX
4
4.合金
⑴合金催化剂的重要性及其分类 双金属合金催化剂的应用，在多相催化剂发展史上 写过光辉的一页。 例如：
2021/3/10
讲解：XX
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二.金属氧化物
功能：烃类的选择性氧化、脱氢、脱硫、脱水。
1.单一活性组分
例如：Al2O3、Cr2O3、V2O5、ZnO
O
(CH3)2CHOHZ nO H3C C CH3 SO2 O2 V 2O5 SO3
O C H 3
V2O5
CH3
2
CO O
CO
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Pt-Re及Pt-Ir重整催化剂的应用，开创了无铅汽 油的重要来源。
Pt-Rh及Pt-Rd废气燃烧所用催化剂，为防止空气 污染立了大功。
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讲解：XX
5
分类：
Ⅰ ：第八族+第一副族 用于烃的氢解、加氢、
脱氢
例如:Ni-Cu，Pd-Au
Ⅱ ：第一副族+第一副族 用于改善部分氧化反应
的选择性
{ } NiCu 脱氢活性几乎不变 氢解活性降低
选择性升高
▪合金也可促进稳定性 例如：Pt-Ir比Pt催化剂的稳定性大为提高
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讲解：XX
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▪合金的类樱桃模型
合金的微晶由其组成不同于体相的薄的表面层所 包封。
表面富集的是合金中升华热低(表面自由能低)的组 分。
例如：Ni-Cu，Cu在表面富集。
第三章 催化剂常用制备方法
§3-1 催化材料分类 §3-2 溶胶－凝胶法 §3-3 复合组分催化剂的制备方法 §3-4 负载型催化剂的制备方法 §3-5 其他方法 §3-6 催化剂的成型 §3-7 催化剂的工业制造
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讲解：XX
1
§3-1 催化材料分类
一.金属、合金 二.金属氧化物 三.酸式催化剂 四.金属盐类 五.碱式催化剂 六、金属硫化物 七、纳米催化剂
讲解：XX
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3.复合氧化物
例如：BaTiO3、CuCr2O4、Bi2Mo6 ⑴尖晶石结构
常用作氧化和脱氢过程，结构式为AB2O4 例如： 1丁 烯 脱 H 丁 二 烯 ， M gFe2O4
活 性 组 分 ： Fe2 Fe3 丙烯氨氧化：NH3+C3H6+3/2O2→CH2=CHCN+3H2O ⑵钙钛矿结构(O是非化学计量)
cm-1 （ H-N-H变形振动谱带）处；
N吸H收3吸峰附在在31B2-HN4的＋变， 形振动谱带）。
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讲解：XX
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固体酸中心类型
吡啶做探针的红外光谱法
以吡啶做探针的红外光谱法，是广泛采用的方 法。
吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子，其红外 特征吸收峰之一在l 540 cm-1 处。