催化剂制备方法之沉淀法
钌基氨合成催化剂
钌基氨合成催化剂一、前言钌基氨合成催化剂是一种高效的催化剂，可以用于合成各种氨化物。
近年来，该催化剂在有机合成领域得到了广泛的应用。
本文将对钌基氨合成催化剂进行详细的介绍。
二、钌基氨合成催化剂的定义钌基氨合成催化剂是一种含有钌元素的复合物，可以促进氨和有机物之间的反应。
它通常由钌盐和配体组成，具有高效、选择性和可重复性等特点。
三、钌基氨合成催化剂的制备方法1. 钟表反应法该方法是将钟盐和配体混合后，在常温下反应数小时即可得到钌基氨合成催化剂。
2. 沉淀法该方法是将钠除去后，加入适量的碱性溶液，使其沉淀出来。
然后通过过滤、洗涤等步骤得到纯净的钌基氨合成催化剂。
四、钌基氨合成催化剂的优点1. 高效性：与传统方法相比，使用该催化剂可以大大提高反应速率和收率。
2. 选择性：该催化剂可以控制反应的方向和选择性，使得合成的产物更加纯净。
3. 可重复性：该催化剂可以多次使用，且效果稳定。
五、钌基氨合成催化剂在有机合成中的应用1. 合成胺类化合物该催化剂可以将酰胺、酮、醛等有机物与氨反应，生成相应的胺类化合物。
这种方法可以避免传统方法中使用大量氨气带来的危险和环境污染。
2. 合成脲类化合物该催化剂可以将异氰酸酯和二元醇反应，生成相应的脲类化合物。
这种方法具有高效、环保等优点。
3. 合成其他氮杂环化合物该催化剂还可以用于吡啶、吡喃等氮杂环的合成。
这种方法具有高效、选择性好等优点。
六、总结钌基氨合成催化剂是一种高效、选择性好且可重复使用的催化剂，在有机合成领域得到了广泛应用。
未来随着技术的不断发展，该催化剂将在更多的领域得到应用。
08 催化剂制备基本原理
催化剂制备方法的复杂性 催化剂是催化工艺的灵魂，制备方法很多，尽管原料和用量完全 相同，但所值得的催化剂性能可能有很大的差异。 制备过程比较复杂，许多微观因素较难控制，目前科学水平还不 足以说明催化剂的奥秘； 催化剂的生产技术高度保密，影响了制备理论的发展。制备方法 在一定程度上还处于半经验的探索阶段。
目前工业上使用的催化剂，大多数是固体催化剂，本章介绍 的催化剂制备，除特别指出者外，都限于此类型。 催化剂制备一般经过三个步骤： (1) 选择原料及原料溶液配制。选择原料必须考虑原料纯度( 尤其是毒物的最高限量)及催化剂制备过程中原料互相起化学作 用后的副产物(正、负离子)的分离或蒸发去除的难易。 (2) 通过诸如沉淀、共沉淀、浸溃、离子交换、化学交联中 的一种或几种方法，将原料转变为微粒大小、孔结构、相结构 、化学组成合乎要求的基体材料。 (3) 通过物理方法(诸如洗涤、过滤、干燥、再结晶、研磨、 成型)及化学方法(诸如分子间缩合、离子交换、加热分解、氧 化还原)把基体材料中的杂质去除，并转变为宏观结构、微观结 构以及表面化学状态都符合要求的成品。
负载型催化剂制备方法 浸渍法中最通常是把活性组分的金属盐水溶液添加到具有 所要求特性的载体中使其浸渍，然后干燥、煅烧、活化。 活性组分在孔内外的分散状态，与浸渍液的浓度，所加浸 渍液的体积与孔容的比率，浸渍方法与时间，干燥方法， 有无其它竞争吸附剂、杂质的存在等有关。
载体的选择
不同载体对镍催化剂也有明显的影响。已知下列催化剂中Ni 的比表面的顺序为：Ni-SiO2＞Ni-Al2O3＞Ni-SiO2-Al2O3，但 是这些催化剂对乙烷的加氢裂解的活性顺序为：Ni-Al2O3＞ Ni-SiO2＞Ni-SiO2-Al2O3，可见Ni-Al2O3活性较高的原因不是 比表面所引起，而可能是所提供的原子簇配位络合态不同。 在工业催化剂中，对高温或强放热反应，主要是要考虑催 化剂的耐热性，因而应选用载体的高温稳定相
共沉淀法制备催化剂
共沉淀法制备催化剂在实验室的那一方天地里，共沉淀法如同老匠人的独门秘籍，历经岁月洗礼，依然散发着神秘的光芒。
这天，阳光透过窗帘的缝隙，洒在位于实验室角落的那张工作台上，李教授正专注地研究着共沉淀法制备催化剂的每一个细节。
“小张，你来看看，这个pH值调得合适吗？”李教授边说边指向试管中的溶液，眼神中透露出一丝期待。
小张，实验室的年轻助手，闻声而至，仔细观察着试管中的液体，摇了摇头：“教授，我觉得还可以再降一点。
”“降一点？”李教授略带疑惑，“为什么？”“根据文献，这个pH值对催化剂的活性有影响，太高的pH值可能会导致催化剂结构不稳定。
”小张解释道。
“哦，原来是这样。
”李教授点头，拿起旁边的试剂瓶，缓缓滴入几滴调节剂，“那就再试试看。
”时间在两人之间的对话中悄然流逝，实验室里弥漫着淡淡的化学药品的味道。
不远处，王博士正在用高倍显微镜观察着催化剂的微观结构。
“王博士，你那边怎么样了？”小张好奇地问。
“嗯，观察到了，这个催化剂的比表面积还不错。
”王博士指着显微镜下的图像，语气中带着一丝兴奋。
“比表面积？”李教授走了过来，眼睛紧盯着显微镜，“比表面积达到多少了？”“据初步估计，大约在200平方米每克左右。
”王博士回答。
“不错，不错。
”李教授满意地点了点头，“看来我们的努力没有白费。
”就在这时，实验室的门被轻轻推开，赵师傅走了进来。
赵师傅是实验室的“老法师”，对于催化剂的制备有着丰富的经验。
“李教授，王博士，你们在研究共沉淀法制备催化剂吗？”赵师傅一边问，一边拿起桌上的茶杯。
“是啊，赵师傅，我们在调整pH值和观察催化剂的微观结构。
”李教授回答。
“调整pH值是个细致的活儿，你们做得不错。
”赵师傅喝了口茶，缓缓地说，“不过，你们在制备过程中有没有注意到，催化剂的形貌对活性也有很大影响？”“形貌？”小张好奇地看向赵师傅，“这个怎么影响活性？”“形貌决定了催化剂的表面积和孔结构，从而影响了其催化效率。
”赵师傅耐心地解释，“比如，球形催化剂的表面积虽然大，但孔结构单一，不利于反应物的扩散。
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。
工业催化--第八章 工业催化剂制备原理
– 待沉淀析出后，加入较大量热水稀释，以减少杂 质在溶液中的浓度，同时使一部分被吸附的杂质 转入溶液。
加入热水后，一般不宜放置，而应立即过滤，以防沉 淀进一 步凝聚，并避免表面吸附的杂质包裹在沉淀内 部不易洗净。
洗涤操作的主要目的是除去沉淀中的杂质。
均匀沉淀法常用的类似沉淀母体见下表：
4、浸渍沉淀法
浸渍沉淀法是在普通浸渍法的基础上辅以沉淀 法发展起来的一种新方法。
– 待盐溶液浸渍操作完成之后，再加沉淀剂，而使待 沉淀组分沉积在载体上。
5、导晶沉淀法
借助晶化导向剂(晶种)引导非晶型沉淀转化为 晶型沉淀的快速而有效的方法。
– 普遍用来制备以水玻璃为原料的高硅钠型分子筛， 包括丝光沸石，Y型与X型合成分子筛。
对沉淀剂选择有以下要求：
(1) 尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂
– 常用的沉淀剂有：
碱类(NH4OH、NaOH、KOH)； 碳酸盐[(NH4)2CO4、Na2CO4、CO2]； 有机酸(乙酸、草酸)等。 最处理常时用容的易是除NH去4O，H一和般(N不H会4)2遗CO留4，在因催为化铵剂盐中在，洗使涤催和化热剂
如此反复溶解、沉积的结果，消除了细晶体，获得了颗 粒大小均匀的粗晶体。
此时孔隙结构和表面积也发生了相应的变化。
–粗晶体表面积较小，吸附杂质少，吸留在细晶粒之 中的杂质也随溶解过程转入溶液。
– 老化的时间、温度及母液pH值等为老化应考虑的 几项影响因素。
在晶形催化剂制备过程中，老化对催化剂性 能的影响显著。
凝胶法特别适用于主要成分是氧化铝或二氧化 硅的催化剂或载体。
凝胶过程大致可分为缩合与凝结二个阶段。
催化剂工程导论2工业催化剂常规制备方法
Increasing impregnation time Pt/Al2O3
Al2O3
Impregnation of -Alumina with Pt (from H2PtCl6)
浸渍影响因素
浸渍液浓度
Impregnation of -Alumina with Ni (from Ni(NO3)2)，浸渍时间 0.5 h
浸渍法（多次浸渍）实例
镍/氧化铝-----重整催化剂—将甲烷或石脑油重整制合成气
Al2O3+铝酸钙水泥+石墨+水 成型16*16*6mm 预处理：120oC干燥、 1400oC焙烧,得载体
熔融浸渍硝酸镍10-20%
干燥、活化焙烧分解
熔融浸渍硝酸镍10-20%
负载型镍催化剂
干燥、活化焙烧分解
2.3 混合法
干燥
干燥过程中，未吸附的溶液会向空气中挥发，内表面上的活性组分也可能 会向外表面迁移，降低部分内表面活性物质的浓度，造成活性物质分布不 均，甚至部分载体未被覆盖。
on
+
diffusion
diffusion
浸渍后ad的sor热ptio处n 理
干燥过程中活性组分的迁移
evaporation
焙烧与活化
Static drying Drying at low flowrate Freeze drying
Active Phase Distributions
Uniform
Egg-shell
Egg-white
Egg-Yolk
a
b
c
d
Active phase/Support
Support
Influence of Coadsorbing Ions － 竞争吸附法
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
反向沉淀法
反向沉淀法
反向沉淀法是一种新型的多孔材料制备技术，它可以用来制备一种称为多孔催化剂的特殊材料。
多孔催化剂的主要功能是将溶剂中的污染物质沉淀出来，使得受污染的溶液变得更加清洁。
反向沉淀法是一种传统的沉淀法的改进版本，能够更加有效的将污染物质沉淀出来。
反向沉淀法是根据沉淀现象的原理来设计的。
当溶液中的特定离子受到极性环境的影响时，它们会分子间形成特定的静电结构。
这些离子必须在足够强的静电力下才能沉淀，因此，该方法需要在溶液中存在一定的极性因素，以便于污染物质沉淀出来。
反向沉淀法可以用来制备多孔催化剂。
这种催化剂由一种特殊的活性物质,如过渡金属离子、表面增强剂、有机物等组成，可以以自
然形式促进受污染的溶剂中的污染物质的沉淀。
多孔催化剂通常以凝胶样的形式出现，具有更大的表面积，以有效地将污染物质沉淀出来。
反向沉淀被广泛应用于工业和环境治理领域。
在工业领域，反向沉淀可以用来清除水中的污染物，显著改善水质。
此外，反向沉淀还可以用于制备多孔催化剂，能够更有效地降解有机污染物。
在环境治理领域，反向沉淀也可以用来降解污染物质，使污染物的排放量降低，为人类的健康带来重大的福音。
反向沉淀法是一种新型的技术，有效治理污染物质，提高水质，降低排放量。
反向沉淀技术具有节能、低污染、高效率、可行性和易于管理等特点，可以成为许多污染物治理的有效解决方案。
它可以将污染源有效地控制在可接受的范围内，并可以改善环境污染，减少污
染对人体的危害，为人类提供更新鲜、更清洁的生活环境。
钒钨钛催化剂
钒钨钛催化剂一、简介钒钨钛催化剂是一种高效的催化剂，由钒、钨、钛等金属元素组成。
它具有优异的催化活性和选择性，可用于多种有机反应，如氧化、加氢、脱氢等。
二、制备方法1. 溶胶-凝胶法：将金属盐溶解于水或有机溶剂中，加入表面活性剂和pH调节剂，形成溶胶。
通过控制温度和pH值使其凝胶化，并在适当的温度下干燥和煅烧得到催化剂。
2. 共沉淀法：将金属盐溶解于水中，加入还原剂和沉淀剂，在适当的温度下共沉淀得到催化剂。
3. 水热法：将金属盐溶解于水中，在高温高压条件下进行水热反应得到催化剂。
三、特性1. 催化活性高：由于钒、钨、钛等金属元素之间的相互作用，使得催化剂具有很高的活性。
2. 选择性好：催化剂可通过调整组分和结构来改善选择性，具有很好的选择性。
3. 稳定性强：催化剂具有很好的热稳定性和机械稳定性，能够长期稳定运行。
4. 可重复使用：催化剂可通过再生来重复使用，经济实用。
四、应用领域1. 氧化反应：钒钨钛催化剂可用于氧化反应，如环氧化、氧化脱氢等。
2. 加氢反应：钒钨钛催化剂可用于加氢反应，如芳香烃加氢、酮类还原等。
3. 脱氢反应：钒钨钛催化剂可用于脱氢反应，如烷基脱氢、芳香烃脱氢等。
4. 其他领域：钒钨钛催化剂还可用于合成有机物、制备高级材料等领域。
五、发展前景随着科技的不断发展和人们对环保问题的日益关注，高效、环保的催化剂将越来越受到青睐。
而作为一种高效、选择性好、稳定性强的催化剂，钒钨钛催化剂将在未来的应用中得到更广泛的推广和应用。
同时，钒钨钛催化剂的制备方法也将不断优化和改进，为其应用领域的拓展提供更好的支持。
制备铜基催化剂的原理
制备铜基催化剂的原理铜基催化剂广泛用于化学工业中的催化反应，尤其是氧化还原反应、重整反应和甲烷催化氧化等。
铜基催化剂的制备包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
下面将详细介绍铜基催化剂的制备原理。
1. 物理法：物理法制备铜基催化剂主要包括沉积、沉降、离子交换等方法。
其中，沉积法是将金属铜直接沉积在催化剂载体上，从而形成铜基催化剂。
这种方法简单、易操作，但催化剂活性较低，不能满足高效催化的要求。
沉降法是将水溶液中的铜离子还原成金属铜，并沉降在载体表面，形成铜基催化剂。
这种方法可以获得较高的催化剂活性，但制备过程较为复杂。
离子交换法是将载有铜离子的树脂与载体接触，通过离子交换反应将铜离子转化为金属铜，制备铜基催化剂。
这种方法操作简便，制备过程可控性较好。
2. 化学法：化学法制备铜基催化剂常用的方法有沉淀法、共沉淀法、还原法等。
沉淀法是将铜盐溶液中的铜离子与沉淀剂反应生成铜化合物沉淀，将其还原成金属铜，制备铜基催化剂。
共沉淀法是将两种或多种金属离子通过共沉淀反应形成固溶体或复合氧化物，从而制备铜基催化剂。
还原法是将金属铜的氧化物还原成金属铜，制备铜基催化剂。
这些化学法制备的铜基催化剂具有较高的催化活性和选择性，但有些方法对环境较为敏感。
3. 生物法：生物法制备铜基催化剂主要利用微生物、酶等生物体制备催化剂。
通过微生物的代谢活动或酶的催化活性，将金属离子还原成金属铜，并与载体结合形成铜基催化剂。
这种方法具有无毒、易获得金属离子的特点，制备的催化剂活性较高。
但生物法制备铜基催化剂操作复杂，工艺条件较难控制。
总的来说，铜基催化剂的制备原理主要是通过不同的方法将铜盐溶液中的铜离子还原成金属铜，并与载体结合形成催化剂。
不同的制备方法在催化剂活性、选择性和制备条件控制等方面有所差异。
选择合适的制备方法能够获得具有良好催化活性和选择性的铜基催化剂。