Video慕课视频播放-催化剂设计与制备-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

当前课程知识点：催化剂设计与制备 > 第四章氧化物载体和催化剂的制备 > 4.3 氧化物载体和催化剂的制备方法 > Video

Video在线视频

Video

Video课程教案、知识点、字幕

上面是给大家介绍金属盐种类的选择

接下来看一下金属盐浓度金属盐组成的影响

从物理化学角度来给大家解释一下

对于金属盐的浓度进行考虑

前面给大家讲的晶核的生成速率和晶核的长大速率

它都跟溶液浓度与过饱和浓度的过饱和浓度的差值

就是过饱和度呈线性的关系

生成线性的关系的指数是不一样的

比如晶核生成速度是跟

过饱和度的三次方三到四次方

和长大速率是一到二次方

这就到一张非常有趣的曲线

根据溶液的过饱和度的变化从低到高

坐标就是晶核的生成速率或长大速率

或晶体大小会发现

过饱和度越高这是C C是临界浓度

C除以C就是过饱和度

过饱和度越高晶核的生成速率是逐渐升高的

然后晶核的长大速度也是逐渐升高的

这是没有疑义的

但所升高的趋势不一样是在指数不一样

晶核的生成速率快于晶核的长大速率

反过来说晶核生得越多溶液体系里面

它的物料是固定的

核越多颗粒尺寸肯定越小

跟过饱和溶液度正好有反的关系就是跟晶核长大速率

反的关系晶体颗粒尺寸是下降的

根据这条曲线就可以得到

为什么要考虑到金属盐溶液浓度

它会影响到产物的性质什么样影响

会不会影响到晶体尺寸的大小还有晶体的结晶度

是无定形的还是晶型的沉淀

来看一下得到结论是如果要得到晶型的沉淀

一般来说晶形沉淀要结晶比较完整

它的晶粒尺寸要比较大

通过这条曲线可以知道

一般来说如果要得到沉淀法得到晶粒比较大的或晶形

结晶比较好的一般要不饱和度比较低的

采用是稀溶液是有利于或是低浓度的金属盐溶液

是有利于得到了晶形的沉淀的

那么既然引入过饱和度

还可以得到大多数的经验得到

过饱和度大约在1到2时候可以得到

比较完整的结晶的晶体

比较低的条件下有可能是得到晶体比较好的

这样总结起来如果沉淀溶液越稀

晶体的结晶就越好结晶度越高

反过来说如果要得到小晶粒的物质

要求过饱和浓度比较大

过饱和度比较大

晶核的数量就比较大很显然晶体的尺寸就比较小

比较小会使得

因为晶核迅速生成晶体的长在速率是非常快

越快生成就是经常讲越混乱

越容易出现一些不守规矩的现象

这种状态会出现得到小晶粒的

但是同时会包含一些杂质

就是所谓的缺陷位

这个时候可能大家就会想

经常讲的催化特别多相催化强调是表面缺陷位

这种晶核越小它缺陷性越多它的活性就有可能是越高

这一点肯定是正确的

但是要考虑到另外一点

要考虑到金属溶液的农渡影响是因为

晶粒越小缺陷位越多

活性位越多这是没错的同样考虑到小会导致什么现象

表面自由能最低

小会导致结构不稳定

会导致稳定性不合格

很多时候我们反而要得到一定晶粒尺寸和晶形的结构

这也是为什么会要求大家去考虑

改变溶液的浓度最主要原因是要寻找合适的过饱和度

得到合适的晶粒尺寸的晶型

制备过程如果要得到晶型沉淀

从操作度上讲

通过这张图就可以得到提示就是

得到小晶粒缺陷越多的是因为晶核生长速率太快了

长大速率太快了

反过来说了要得到晶体

晶形的沉淀要使这个过程要越来越缓慢越好

一定要采用就要采用稀的溶液

而且在沉淀中应该采用

在搅拌条件下要均匀缓慢的加入

这样就会使得它所有的体系浓度非常均匀

反应非常慢这样就有利于沉淀

通过这就可以想一下

我们经常会忽略搅拌的影响

实际上可以看到这个时候如果是搅拌越快得到是个

晶粒有可能就越小

搅拌越慢有可能得到晶粒就越大

非晶形正好是相反

应该在较浓的浓度下

在搅拌的条件下就迅速滴加

通过这张图可以得到

哪几点有用的推论

第一个浓度本身会影响到

晶体的结构是由无定形的变成晶形的

或是晶粒尺寸的大小

同时这条曲线还告诉大家在沉淀中有些工艺是要考虑的

首先是搅拌速度的影响

另外缓慢的滴加迅速滴加滴加速度的影响

所有的这些工艺

虽然很多时候看似就是很多沉淀过程是经验规律

实际上都会找到它的科学依据解释

今天给大家讲了

溶液浓度影响了晶核的生成过程和长大过程

最后决定的是为什么在有些条件下要采用稀溶液

有些条件下要采用高浓度的溶液

有些条件下要采用缓慢搅拌

缓慢加入的方法

小颗粒为什么采用快速加入快速搅拌的方法

为了使大家有更深刻的认识这里给大家介绍一个例子

介绍一下沸石分子筛的合成

沸石分子筛

在石油大学的学生应该非常理解

因为石油化工里面用的最广

用的最多的催化剂就是沸石分子筛

比如催化裂化里面的Y沸石

沸石分子筛是一种微孔的材料

一般用到FCC反应沸石

FCC的Y沸石一般孔径是0.7纳米

这种孔径非常小会导致很容易发生积炭失活

这个时候科学家就提出了要制备纳米晶的分子筛

沸石分子筛的合成过程特别是Y

实际上可以说类似于沉淀法

因为它是在100摄氏度以下

通过氧化硅氧化铝跟酸或碱反应生成的硅铝酸盐

在一定的温度下90度80度老化得到沸石的沉淀

这种Y沸石八面沸石本质上来讲

可以认为是沉淀的过程

就可以去考虑一下

如何来得到纳米晶的沸石分子筛

那实际上给大家讲

在这引入这个例子希望大家去思考

这样过程就是溶液浓度的影响

刚刚反反复复给大家讲了就是过饱和度越高

它的晶核越多晶粒就越小

很显然就可以得到启示

如果对于纳米沸石分子筛

要得到小的纳米晶沸石

就一定要提高它的过饱和度

高到过饱和度高到非常非常高

固体没有完全溶解

可以看到有些文献上会提出新的

所谓的新的沸石分子筛合成工艺就是

极浓体系或者是高浓度体系下的合成沸石分子筛

这个方法很显然

它的基本原理就是今天给大家介绍的实际上是非常简单

就是提高浓度提高过饱和度

使得它的晶核生成速率变得非常非常快

它的晶核的长大速率也快

得到的纳米晶也比较容易

之所以给大家讨论这个话是要大家去思考

理论和应用的关联

今天给大家讲这个应用上也可以看到极浓体系

这沸石分子筛的合成

既然这样可以想

浓度越高它的沸石产率就越大

而且越小它活性应该是越高的

这个时候它的应用范围应该是越广的

那么感兴趣的同学不妨去想一想

虽然文献上报道的采用这种极浓体系

可以得到小晶粒的Y沸石而且

其它的沸石的活性应该是很好

但是工业催化剂为什么

或者是大多数工业生产里面这种方法很少会被用到了

实际上这个时候就要去想

实际应用过程中要注意一些非常重要的一些因素

就是虽然可以把得到纳米沸石

既要考虑到它的优点同时要考虑到它的缺点是

前面讲了这种小晶粒很容易得到

结晶度可能会比较低

而且可能更容易生成杂质，特别是杂晶的生成

要知道这种晶化越快就相当于越难控制

也相当于应用过程中

这个过程控制程度是很难的

如果把合成规模从几克到几十克到几千克

从工程角度上要重现可能很容易

当把几千克变成几百公斤

或者是几吨或几十吨或上百吨的时候

这个时候如果这个反应非常迅速

就要考虑到能不能实现这样工业应用

同时还要考虑到如果重现性不好

能够稳定应用就算重现性好

如果杂质很多结晶度都很低

它稳定性是否能能够实现的

希望通过这个例子让大家去更进一步的深度思考

在选择催化剂制备工艺去根据催化剂的制备

基本原理可以得到一些改进的方法

这些改进的方法对于基础研究是非常有利的

但如果如何都把它应用工业研究过程中就要进行考虑

还是以这个例子大家进行思考

它最重要的缺点是结晶度很低而杂晶容易生成

在实验过程中

这个过程可以很容易的就把克服或避免得到产物

需要分离

实验室里面也可以很容易去考虑到

怎么把杂质特别是无定形的物质把它给除掉

在基础研究里面

可以知道有个非常重要方法就是

特别是沸石分子筛合成

纳米材料合成的时候

基本上所有实验室学过纳米材料的同学应该都知道

有个非常重要经典方法是离心分离

通过转速可以使得它的不同的颗粒进行分层

不同的物质进行分层

很显然这种极浓体系下要得到好的结晶度

或是好的纯度在实验室里面很容易实现的

就是通过离心分离把一些不必要的杂质给除掉就可以

如果工业催化剂就要去想实验室能够通过离心分离

工业上怎么分离

工业上用过滤能够实现吗

这就是非常很典型的矛盾的地方

可能在基础研究中可以很容易的找到

依据现有的科学方法规律或是化学规律

找到改进催化剂的制备方法

但是从实验室到工业

开发过程中可能会碰到一些非常具体现实问题

而这些现实问题往往会抑制整个或是控制整个

催化材料开发是否能够工业化的非常关键的个因素

这是给大家讨论的第一个例子就通过溶液浓度的考虑

如何来控制晶体的结构还有晶粒尺寸的大小

催化剂设计与制备课程列表：

课程简介

-课程简介

--课程简介

第一章绪论

-绪论

--Video

-1.1 催化剂设计的尺度

--Video

-1.1 催化剂设计的尺度--作业

-1.2 催化剂的活性与选择性

--Video

-1.2 催化剂的活性与选择性--作业

-1.3 多相催化反应本征动力学

--Video

-1.3 多相催化反应本征动力学--作业

-1.4 工业催化剂设计概述

--Video

第二章催化剂的设计

-2.0 引言

--Video

-2.1 催化作用基本概念与催化剂设计

--Video

-2.1 催化作用基本概念与催化剂设计--作业

-2.2 催化剂设计的程序

--Video

-2.2 催化剂设计的程序--作业

-2.3 催化剂各组分的设计

--Video

-2.3 催化剂各组分的设计--作业

-2.4 催化剂宏观物性的选择

--Video

-2.4 催化剂宏观物性的选择--作业

-2.5 工业催化剂筛选与设计实例

--Video

-2.5 工业催化剂筛选与设计实例--作业

第三章催化剂制备的理论基础

-3.1 软化学 (Soft Chemistry)

--Video

-3.2 组合化学(Combinational Chemistry)

--Video

-3.3 化学热力学与无机合成

--Video

-3.3 化学热力学与无机合成--作业

第四章氧化物载体和催化剂的制备

-4.1 催化材料和催化剂制备方法简介

--Video

-4.2 氧化物催化材料制备基础

--Video

-4.2 氧化物催化材料制备基础--作业

-4.3 氧化物载体和催化剂的制备方法

--Video

-4.3 氧化物载体和催化剂的制备方法--作业

第五章负载型催化剂的制备

-5.1 负载型催化剂简介

--Video

-5.2 负载型催化剂制备基础

--Video

-5.3 负载型催化剂的制备方法

--Video

-5.3 负载型催化剂的制备方法--作业

第六章催化剂的活化

-6.1 简介

--Video

-6.2 过滤与洗涤

--Video

-6.3 干燥

--Video

-6.4 焙烧

--Video

-6.5 还原

--Video

-6.5 还原--作业

第七章特殊催化剂及其制备方法

-7.1 骨架催化剂

--Video

-7.2 化学置换法制备金属催化剂

--Video

-7.3 液相化学还原法制备金属催化剂

--Video

-7.4 等离子辅助制备催化剂

--Video

-7.5 混合法

--Video

-7.6 膜催化材料

--Video

第八章催化剂的成型

-8.1 绪论

--Video

-8.2 工业催化剂成型

--Video

Video在线视频

Video

Video课程教案、知识点、字幕

催化剂设计与制备课程列表：

课程简介

第一章绪论

第二章催化剂的设计

第三章催化剂制备的理论基础

第四章氧化物载体和催化剂的制备

第五章负载型催化剂的制备

第六章催化剂的活化

第七章特殊催化剂及其制备方法

第八章催化剂的成型

Video笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

Video在线视频

Video

Video课程教案、知识点、字幕

催化剂设计与制备课程列表：

课程简介

第一章绪论

第二章 催化剂的设计

第三章 催化剂制备的理论基础

第四章 氧化物载体和催化剂的制备

第五章 负载型催化剂的制备

第六章 催化剂的活化

第七章 特殊催化剂及其制备方法

第八章 催化剂的成型

Video笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

第二章催化剂的设计

第三章催化剂制备的理论基础

第四章氧化物载体和催化剂的制备

第五章负载型催化剂的制备

第六章催化剂的活化

第七章特殊催化剂及其制备方法

第八章催化剂的成型