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当前课程知识点：催化剂设计与制备 > 第五章负载型催化剂的制备 > 5.1 负载型催化剂简介 > Video

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从今天开始要

进入第五章关于负载型催化剂制备的介绍

关于负载型催化剂制备

首先要给大家申明

负载型催化剂

特别是把活性组分负载在载体的

金属或是其它的金属氧化物或金属盐离子

负载到载体中

它也遵循水溶液化学的基本原理

金属离子在水溶液里面的水解缩合反应

同样也会发生在催化剂的负载

所以同样负载型催化剂的制备

必须要考虑到水溶液化学

第五章会分为三小节的内容

首先简单介绍一下负载型催化剂

介绍负载型催化剂的制备基础

特别是非常重要自发层分散的原理

还有界面化学

另外介绍完之后会给大家介绍

几中典型的催化剂制备方法

特别是平衡吸附法和浸渍法

当然还有经常用到的离子交换法

还有最新的接枝法

下面首先来看一下负载型催化剂的简介

关于负载型催化剂首先要知道一点就是

从工业催化剂的角度来讲

工业负载型催化剂可以

根据活性组分的分散分为这以下的四种

在成型的催化剂载体或是颗粒上

它所有活性组分是均匀分布的

另外一种是在载体外表面进行分布

还有一种是生成蛋白型的就是只分布一环

另外一种是分布在内中心

所以就把它叫做在外表面的是蛋壳的

在外边外部的一定的程度叫蛋白的

还有蛋黄型

以鸡蛋的结构进行区分

当然还增加一种均匀型的

之所以会工业上会用到这四种类型

是主要取决于反应的类型

就是因为工业反应中

跟本征反应不一样它本正反应排除了内外扩散

但是工业的反应中

由于反应器反应条件的影响

会存在扩散影响非常显著的

比如说如果是外扩散影响

这个时候只能是个表面反应

肯定是蛋壳型催化剂是有利的

当然也有一种是均匀型的催化剂

还有一种就是如果有毒物

有可能会引入这种蛋黄型的催化剂组格

无论是这种扩散形的蛋壳型或蛋白型扩散控制

还有毒物的

还有均匀型的催化剂

可以看到负载型催化剂

要制备的任务是要根据反应条件制备

定向的实现活性组分的沉积

要么让它均匀分布要么只沉积在表面

要么就是让它只能出现在内部

这些催化剂制备肯定是要依托各种各样催化剂制备方法

所以首先来看一下如何来实现要考虑到

首先要实现这样的各种类型的催化剂制备

首先要知道日常生活中用到的或者是日常工业生产中

看到的负载型催化剂有什么样特点

或是主要用样反应

比如说这张表格给出来的是非常重要的

能源化工领域合成氨

甲烷的制氢还有加氢脱硫重整

还有加氢反应氧化反应等等

大家看到金属负载型催化剂

既可以是负载型的酸催化剂

也可以过渡金属氧化物催化剂

也可以是贵金属也可以是过渡金属

负载型催化剂适用于各种各样的活性组分

同时它的使用温度也可以是成比较缓和的低温条件下

到非常高的1000摄氏度的高温条件下

那来看它寿命有个特点是

负载型催化剂一般来说

它的催化剂的寿命都是非常好的

比如说好的合成氨催化剂可以到15年

比较差催化剂使用也起码一两年的时间

这就使得负载型催化剂

在设计和制备中

一方面要保证它的活性另一方面要保证它的稳定性

经常讲的活性组分要非常稳定

体现在它抗中毒性非常好

抗烧结性能也要非常好

这些怎么来实现

既要保证前面讲的不同的活性组分的分散度

要保证它的寿命

怎么来实现

在讲怎么实现之前首先要知道要实现这控制

首先要明白用的载体需要什么样

如果是无孔的载体

怎么做都做不成

做不成均匀型的因为它只能在外表面进行负载

这个时候肯定只是蛋壳型的

如果是多孔的载体它孔结构丰富

这个时候就有可能做成蛋壳型的

就只分布在它外表面也有可能适合均匀型的

也有可能做成蛋白型也有可能做成蛋黄型的

这门课大家关心的是个

关心的是调节载体上活性组分分散性的制备方法

所以讲的最多的是这种多孔载体的负载

金属催化剂或氧化物催化剂或酸催化剂的制备方法

不去考虑到这种无孔载体表面的负载

所以来看一下目前这种多孔载体负载催化剂

以金属催化剂为例

来看一下负载的方法有哪些

根据制备的理论

通过溶液固体/液体的比例

可以把它分为一种叫体相沉积和界面沉积的方法

所谓的体相沉积就是相当于

金属前驱体或是活性组分前驱体浓度非常高

它相当于填充在多孔材料的孔里面填充

填充完以后通过一定的条件下进行分解

就得到负载型的催化剂

那这种方法一种典型的制备方法叫做润湿浸渍

还有干法浸渍

特点是一般适用于载体和活性组分的前驱体作用比较弱

比较弱是因为溶液与载体作用比较弱

所以说可以利用孔的填充

通过温度或是真空度可以使得物质在里面进行扩散

扩散完以后再通过热处理进行蒸发

当然这种办法或体相沉积会出现

如果有的地方孔比较小

可能物料就是没法进去

还有可能因为孔的扩散阻力非常大

这些物质可能在扩散中就本着发生水解缩聚

无法进入到孔的内部

这样话就造成活性组分非常不均匀的

这个时候控制一定条件下可以得到均匀型的催化剂

也有可能得到蛋壳型的催化剂或蛋白型的催化剂

跟这个相对应

这种体相沉积的方法是不均匀的

从这种活性组分物种的分散来说应该是这样的

还有种方法就是为了解决这种不均匀

还有个界面沉积的方法

所谓界面沉积也可以叫做平衡吸附的方法

甚至有人把它叫平衡过滤沉积

还有把它叫做均相的沉积沉淀的方法

这种均相沉积沉淀方法就是通过界面

就是载体的表面和金属盐前驱体的界面作用

可以强相互作用

可以得到均匀的分散

这过程特点就是

这种休相沉积是因为液体非常少直接沉积在里面

直接干燥就可以得到催化剂

把催化剂载体进行润湿

而平衡沉积

特别这里面讲的过滤沉积

这是一定要过量的水来保证金属离子的稳定性和扩散性能

所以它要求的是负载完前驱体除掉溶液

前面讲过沉淀法和浸渍法的区别

沉淀法要处理很多的溶剂

所以说它效率很低

而浸渍法效率很高

高是高在哪儿

当时讲的浸渍法效率高

实际上是指的体相沉积的方法

这也是工业上经常讲到

讲的等体积浸渍法和过量溶液浸渍法

实际上就指的是体相沉积法和界面沉积法

工业上用的最多的就是这样等体积浸渍法

因为避免了过量溶液里的处理

我们就会想到一个疑问

工业上讲了渍浸法的效率比沉淀法高很多

之所以会高很多话是避免了溶剂的处理

很显然用的主要最多是等体积浸渍的方法

那问题就是大家可以想想

这里讲的界面沉积是均匀性非常好的

体相沉积是不均匀的

为什么要采用等体积渍法做通用的方法

我们带着问题就是在进入到下节的内容

就是关于负载型催化剂制备的非常重要的基础

就是自发单层分散原理

催化剂设计与制备课程列表：

课程简介

-课程简介

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第一章绪论

-绪论

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-1.1 催化剂设计的尺度

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-1.1 催化剂设计的尺度--作业

-1.2 催化剂的活性与选择性

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-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

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-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

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第二章催化剂的设计

-2.0 引言

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-2.1 催化作用基本概念与催化剂设计

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-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

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-2.2 催化剂设计的程序--作业

-2.3 催化剂各组分的设计

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-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

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-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

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-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)

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-3.2 组合化学(Combinational Chemistry)

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-3.3 化学热力学与无机合成

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-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

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-4.2 氧化物催化材料制备基础

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-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

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-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

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-5.2 负载型催化剂制备基础

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-5.3 负载型催化剂的制备方法

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-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

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-6.2 过滤与洗涤

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-6.3 干燥

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-6.4 焙烧

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-6.5 还原

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-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

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-7.2 化学置换法制备金属催化剂

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-7.3 液相化学还原法制备金属催化剂

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-7.4 等离子辅助制备催化剂

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-7.5 混合法

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-7.6 膜催化材料

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第八章催化剂的成型

-8.1 绪论

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-8.2 工业催化剂成型

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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

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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

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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