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

下面开始介绍第五章部分关于

催化剂的活化的重点部分就是焙烧过程

也是氧化物催化剂的焙烧的部分

除了氧化物催化剂如果要得到

金属态催化剂或是硫化态催化剂

还有个所谓的个还原过程

一般来说会把焙烧和还原

作为催化剂的活化过程

在讲到催化剂活化之前

要说的是跟前面介绍干燥法不一样

焙烧主要是给大家总结工业催化剂活化过程中

它的经验的操作方法

稍微解释一下为什么工业催化剂的

焙烧的过程要控制温度

控制焙烧的气氛等等这部分的因素

不再从基本的原理就焙烧过程基本原理进行阐述

现在来看一下焙烧部分的章节

所谓的催化剂的焙烧是指的

特别是在对氧化物催化剂

一般它那干燥后的前驱体是以氢氧化物或是碳酸盐

当然有些时候也是硫酸盐

硫酸根离子形式存在

这个时候可能仅仅需要焙烧

就可以使得它成为氧化物的状态

或硫酸根离子的形式存在酸催化剂

一般而言要求焙烧有个最起码的条件是

一定要不低于它的使用温度

因为如果低于它使用温度会使得

在使用的过程中可能会发生氧化物不稳定

另外还有一种情况是

除了温度有要求它的气氛也有要求

可以在空气惰性气体甚至在还原性气体中进行焙烧

一般根据焙烧温度可以分为中温焙烧和高温焙烧

比如经常用的FCC裂化的催化类化的催化剂

Y沸石分子筛

一般要求在比较高的温度下进行焙烧

这是因为它使用温度也是比较高的

基本上接近600度

下面来看一下焙烧的主要的操作

焙烧会认为是催化剂生产中的最后单元操作

因为大多数的催化剂

焙烧完以后状态是在空气中是稳定存在的

在从生产过程到实验反应装置

它处理是最简单的过程

如果问到有些金属或硫化态的催化剂

实际上都是在生产装置里面运行的硫化物的催化剂

很多时候都是把氧化物催化剂

氧化铝负载的钴钼成型的催化剂

到反应装置里面再通过硫化气氛进行操作

一般意义上讲的活化过程

实际上就是指焙烧过程

来看一下对于这第四小节的焙烧

将从以下的六部分给大家简单介绍一下

焙烧过程稍微简单带过焙烧设备

焙烧设备可以分为中温炉和高温炉

就是要根据焙烧温度来决定的

关于这种中温炉和高温炉的介绍

在这本固体催化剂制备原理与技术的教科书上

已经有了详细的介绍这里就不再一一介绍了

接下来直接进入到第二部分的内容

就是关于焙烧过程的阐述过程

来看一下焙烧它发生的哪些的物理或化学的变化

可以看到那可以把它分为五类的反应

第一类是经常碰到的

特别是沉淀法里面经常碰到的氢氧化物或碳酸盐

这个时候的焙烧就是热分解氢氧根

失去水生成氧化物

或者是碳酸根失去二氧化碳

得到氧化物的过程

因为焙烧是高温反应

沉淀法还讲过可以通过老化发生结晶或晶化过程

同样的这种高温条件下焙烧

也会发生再结晶过程

由于温度越高它有可能还发生烧结反应

这种再结晶烧结也有可能是

由一种晶形变成另外一种晶形的

晶相转变也从开始是个不稳定的晶相结构

变成稳定的结构

氧化铝如果高温下焙烧有可能会从

γ氧化铝变成η态氧化铝或是σ氧化铝等等

更稳定的晶相结构

甚至还有一种是固相反应

特别是金属氢氧化物

在有一类氧化脱氢用的非常广的尖晶石结构

铁和锌组成的铁酸锌化合物

实际上它主要的就发生类似的

固相反应生成的尖晶石的结构

可以根据最终催化剂的目的要求

选择焙烧条件使得反应

以发生类似上面的五个反应

首先来看一下第一个反应是热分解反应

也是在焙烧过程中经常碰到反应

前面给大家讲过催化剂制备

一般采用醋酸盐或者是硝酸盐

对于硝酸根或者草酸根或者醋酸根

它通过焙烧可以产生氮氧化物或者是二氧化碳之类的气体

这种气体一跑掉话会使得扩散过程中会产生催化剂的孔

也就是经常讲的造孔的作用

这一类的分解一般关心的是

在分解的时候它能否分解的比较彻底

同时对于孔的影响会有大的影响

如果有些时候还甚至除了硝酸盐还会加入造孔剂

这个热分解反应

可以回顾下之前给大家讲过的

氧化物制备有个固相反应当时讲的是碳酸钙的分解

这种碳酸钙分解

这种固相反应话有个非常重要的温度是活化温度

所谓的活化温度是要

使得它焙烧完或热分解完后氧化物比表面积最大的温度

从这个角度上讲

同样的在做催化剂活化过程这种热分解反应

就要考虑到焙烧温度的选择来看一下

这种热分解反应一般可以发生什么样的过程

既然说了热分解要求得到

活化温度或者表面积巨大的温度

热分解反应并不是说为了

达到完全达到热力学平衡

得到的产物可能是一件中间的产物

而且这个热分解的过程

可能还会发生氧化还原的反应

特别是还有了酸根离子或者含有碳

如果有些溶胶凝胶法得到用金属醇氧元

如果醇盐或有机集团没有除干净再焙烧的过程中

也可能它会产生环烃或是碳它具有很好的还原作用

有时候就要考虑到焙烧热分解的时候

副产物或者产物里面的气氛的排除的快慢

也会影响到反应的焙烧的效果

来看具体的例子把草酸钒

在空气下焙烧得到的是五氧化二钒

会发现如果是在惰性气氛或者是在还原性气氛里面

得到二氧化三钒和二氧化四钒

可以想像草酸里面释放出来碳

在空气氛围内可以直接生成二氧化碳

说草酸分解出来的烷烃或者是碳

它没有起到还原的作用

但是在惰性的气体下或者是在

还原性气体比如氢气条件下

就有可能把一部分的钒

由五价的变成三价的或是四价的

这说明热分解反应

一定要注重分解出来的气体气氛的排除的过程

除了草酸钒是这样

如果在氧化物催化剂里面有个非常重要的钒

氧化钒和氧化钼的混合的催化剂

这氧化钒氧化钼的复合催化剂

在制备的过程中把一般都用个混合的铵盐

实际上混合的铵盐

氨气也具有还原的作用

说这种话如果在不同的气氛下

或者不同的温度下也可以得到不同结构的氧化物

比如说二钒一钼的

还有八钒四钼的氧化物的催化剂

都有可能得到

可以实现它的过程实际上很简单就是

控制焙烧气氛和焙烧的温度

一定要考虑到了气体介质里面影响的分解过程

来看一下具体的例子

可以看一下把草酸镍草酸镍的沉淀

在不同的温度下或气氛下进行焙烧的过程

在固定同温度下

在500℃下焙烧

做不同的焙烧时间的实验

引入不同的气氛

比如从氢气真空或是氧气的条件下

会发现它分解速率是不一样的

可以看到在氢气和真空条件下焙烧是最快的

而氧气条件下它焙烧是比较慢的

这是因为要知道热分解的反应过程

特别是这种能够产生气体

它是一种

一般来说就吸热了体积放大的反应

一般焙烧温度越高

它可以使得速率越快

那同时如果是一种真空的体系下

可以使得分解产生的气体可以快速的扩散

这样有利于分解完全的进行

一般来说如果是通过抽真空或惰性气体

甚至还原性气体都有利于分解完全

如果按照这个理论来说

可以认为这种分解反应

在真空条件下或者是通过惰性气体

替换产生的分解气体

分解过程可以很快的达到热力学平衡

也可以达到百分之百的完全的热分解的现象

就有必要非常有必要去考虑催化剂的焙烧条件

因为前面给大家介绍过了催化剂

并不是要求要把分解完全进行的

从机械强度角度上讲

所有的工业催化剂都是用成型催化剂

就要考虑到如果催化剂含水量非常少

它并不利于机械强度

因为如果过于干燥粘结性就比较差机械强度会比较差

同时水又不能过多

过多也会造成机械强调的下降

会在很多时候要考虑焙烧的温度气氛

还有焙烧的速率等等

另外特殊的酸催化剂还要求一定要水

沸石分子筛它要体现出酸性

一定要在含有一部分水的条件下才能有更高的活性

这就使得热分解反应

实际上工作就是控制它热分解的程度

来看一下催化剂的成型效果的好坏来说

很简单就是前面说的跟水量有关系

在前面说过了用氧化硅或者是用氧化铝成型

还提过用氧化硅来说提倡的是用

凝胶作为粘结剂是比较好的

因为凝胶含有一部分的水分

同时它水量又不是太多

正好是可以运用粘结的作用可以提高它机械强度

如果用氧化硅的干粉

或是用氧化硅的溶胶

很显然它的效果就不如用硅凝胶作为成型的效果好

可以看到基本上关于催化剂焙烧热分解反应

主要是控制里面水含量的工作

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

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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

--Video

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

--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

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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

--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

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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

--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)

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-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

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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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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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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

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第七章特殊催化剂及其制备方法

第八章催化剂的成型