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当前课程知识点：催化剂设计与制备 > 第七章特殊催化剂及其制备方法 > 7.3 液相化学还原法制备金属催化剂 > Video

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给大家介绍了

就通过化学置换法介绍骨架镍催化剂的制备

接下来给大家介绍的是

采用液相法来制备金属催化剂的例子

因为前面讲到的都是金属催化剂

下面来看一下在基础研究里面用的最多的液相还原法

之所以会有液相还原法是因为

用氢气来还原金属催化剂

都需要比较高的温度下不可避免发生烧结

特别是如果非负载型没有载体的金属

如果这个时候用氢气还原

很显然得到不可能得到的纳米粒子

为了基础研究方便

考察不同粒径的金属颗粒就不考虑载体影响

就要开发能够得到

均一粒径而且粒径非常小的非负载型的金属催化剂

这个时候这就是人们开发化学还原法

化学还原法最重要的原理是

氢气还原性比较弱

采用还原性比较强的硼氢化钠或者硼氢化钾

或次磷酸根离子次磷酸钠

用来还原可溶金属离子

反应步骤就是利有硼氢根能产生氢气

或者产生的电子能够还原

这种化学还原法还有个重要特点是

比如说用了硼酸根或者是次亚磷酸根

它除了能够产生氢气本身

在还原过程中可以实现硼的沉积和磷的沉积

如果采用这种方法就可以得到

有时候可以得到纯的金属催化剂

也可以得到金属硼化物和金属磷化物催化剂

这就是典型的的合金催化剂

人们就开发了采用化学还原法方法来制备金属

纳米金属和纳米合金催化剂的例子

这就是非常经典的

做的工作就是

早期从上个世纪80年代到本世纪10年之前

国内有大多数的很多的科学家在做了就是

开发替代骨架镍催化剂的催化材料

就是非晶态的合金催化剂

它指的是金属镍跟硼和磷组成了

金属镍硼或是镍磷催化剂的非晶态合金催化剂

这种化学方法有非常重要的前提是

因为这种镍磷镍硼

它反应活性非常活泼

一般来说在反应过程中要是在惰性气体下保护

得到比较纯粹的金属镍硼和镍磷催化剂

而且这非晶态合金催化剂有个优点是

它可以通过控制镍磷的比例

还有反应的时候pH值还有种类甚至可以引入的

镍磷硼等等之类来控制颗粒尺寸

还有电子状态

要知道镍和磷镍和硼

生成合金镍的电子状态肯定发生变化了

组成不一样镍的状态不一样

它的选择性活性

比的骨架镍可控性更强

这就是为什么早年出现这个化学还原法制备

非晶镍催化剂的兴起

这个非晶态镍合金重要特点就是经常说的

长程无序短程有序

因为从晶态的晶体上讲

可以认为它是由原子的周期性排列组成的

有很多个单晶组成大颗粒

但是非晶态合金是从短的范围来看原子原子之间

可能有一定的间隔的条纹

但是整个间隔条文堆积是混乱的

这种混乱的堆积可以理解为它缺陷位很多

说它的活性就非常非常高

按理论上来讲加氢反应活性高选择性就不好控制

但是非晶态合金还有个优势是

它这种合金镍的电子状态会发生调变

这个时候通过非金属元素的引入又调变它电子状态

这样既能满足的高活性又能满足高选择性

这就是非晶态合金的最重要的优势

可以总结为非晶态合金的特点就是

长程无序短程有序

造成它配位不饱和度非常高活性非常高

同时利用的组成调变改变它的电子状态

选择性就非常高甚至有抗中毒的作用

既然有这么多优点

必须要指出的是到现在为止非晶态催化剂并没有工业化

最主要原因是它既然是非晶态的结构

说它的稳定性是不好的

催化剂的重现性或是大规模生产还是困难

为了解决这个问题

人们在研究镍硼或镍磷的基础上

很多学者就考虑到我不做非晶态我做晶态的

又引申出来一类就是

利用水合肼或甲醛来还原晶态催化剂的例子

这部分工作实际上跟非晶态的合成非常相似

只不过还原的条件下是把的硼氢化物

或是次亚磷酸根变成了水合肼或者甲醛

在碱性条件下

在一定温度下就可以实现过渡金属的还原

当然这个方法还进一步引申到

就拓展到上个世纪90年代开始就拓展到

可以采用的一些有机的物质

特别的葡萄糖或乙二醇等类似的生物质原料

可以利用它的羟基比较弱的还原性

也可以来还原这种金属

这样可以通过控制还原速度

得到特殊形貌或是均匀尺寸的金属材料

总之这种利用弱还原剂来还原的晶态金属催化剂

在很多的基础研究里面用的非常非常多

基于这样原理有一部分科学家

就不满足于采用化学还原法得到非负载型的催化剂

他们就想可不可以利用这样方法

这种化学方法得到负载型的催化剂

解决负载型催化剂氢气的高温还原

就有非常重要的方法

就是叫化学镀法或化学沉积法

当然有时候如果引入电也可以叫电镀法

它的基本原理也是很简单就是

把金属盐溶液放在络合体系里面

金属离子能稳定存在

同时在载体表面上可以利用发生的界面化学反应

载体表面会引入活性金属

比如一般来说二价氯化锡进行浸渍

得到高分散二价氯化锡

在引入的钯离子把的载体进行置换反应

就在上面得到高分散的金属钯

含量非常小万分之一或者是十几万分之一

这微量的钯放到络合溶液里面

它可以活化次亚磷酸根或是硼氢根离子

产生原子氢在还原整个体系里面的金属离子

这样就实现了的金属镍或金属钴

或金属铜在贵金属上的定向沉积

这样就得到高分散的负载型的金属催化剂

对以上四种方法可以把它总结归纳为都是采用

液相化学还原法来制备金属催化剂

催化剂设计与制备课程列表：

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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