共沉淀法
多个组分同时沉淀（各组分比例较恒定，分布也均匀）
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
均匀沉淀法
金属盐溶液与沉淀剂充分混合后，逐渐改变条件得到颗粒均匀、纯净的沉 淀物
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
导晶沉淀法
借助晶化导向剂引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
活性组份在载体上的不均匀分布
活性组分因附着不牢（物理吸附）而流失
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
过量溶液浸渍法
用过滤法除去多余溶液
等体积浸渍法
将载体与正好可吸附量的浸渍溶液相混合，浸渍溶液刚好浸渍载体颗粒而
无过剩。 预先测定浸渍溶液的体积
多活性物质的浸渍
省去过滤多余浸渍液的步骤
离子交换法
利用离子交换作为其主要制备工序的催化剂制备方法
利用离子交换的手段把活性组分以阳离子的形式交换吸附到载体上
适用于低含量，高利用率的贵金属催化剂 用于活性组分高分散、均匀分布、大表面的负载型金属催化剂
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
分子筛上的离子交换
氢型分子筛的制备（H-ZSM-5）
（球磨机、拌粉机） 分散性和均匀性较低
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
湿混法
固体磷酸催化剂（促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水）
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
干混法
锌锰系脱硫催化剂（合成氨厂的原料气净化，脱除其中含有的有机硫化物）
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
工 业 催 化 原 理
Catalysis in industrial processes
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.1 催化剂的选择分类
7.2 选择催化剂的常用方法 7.3 催化剂的制备与催化剂的预处理 7.4 催化剂的失活与再生
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.1 催化剂的选择分类
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7. 3 催化剂的制备与催化剂的预处理
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
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7. 3.1 催化剂的一般制备方法
不同的制备方法，成分、用量相同，但催化剂的性能可能不同
这里应当注意： 同一族共同点是电子构型相同 但存在以下不同点：
原子（或离子）的半径不同、核电荷数等不同，从而影响催
化性能。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
（2）利用同一周期元素性质变化选择催化剂
同一周期元素位臵变化时，电子构型改变，而且晶体构造也可能改 变，所以，同一周期元素的变化比同一族元素的变化影响要大一些。 A. 过渡金属的原子半径和逸出功有一部分(VB～ⅡB)随同一周期的原子 序数变化不大。说明这些元素可能具有相似催化特性。
化工新产品开发研制催化剂 (1)基本有机化学品 (2)药物合成 (3)高分子材料合成 (4)生物制品及精细专用化学品合成
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
环境友好工艺的开发而研制催化剂-绿色催化 举例：4-甲基噻唑生产 原先工艺需要五步
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
浸渍沉淀法
将浸渍溶液渗透到载体的空隙，然后加入沉淀剂使活性组分沉淀于备、使用与再生
浸渍法实例
铂/氧化铝-----重整催化剂—将汽油中直链烃芳构化
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
混合法
直接将两种或两种以上物质机械混合
设备简单，操作方便，产品化学组成稳定
的电子构型。
第 一长周 期中 相邻 4个元素Ti、V、Cr、Mn的价电子数不同，但Ti4+、V5+
、Cr6+ 、 Mn7+均为氩的电子构型(1s22s22p63s23p6)，这种核电荷数不同，
但电子构型相同的离子称为电子异构体。由于电子构形相同，就 可 能 会
出现相近的催化功能。 例如：某些络合物催化剂的中心离子就有可能用电子异构体相互代替。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
基本有机化工行业都是采用规模化生产，催化剂催化性能的提高将 给企业带来显著的经济效益。 举例 （1）30万吨合成氨，催化剂活性提高1%，每年可增产3000吨氨。 （2）45万吨乙烯装臵，乙炔加氢催化剂的选择性提高0.5%，每年可 增产乙烯2250吨。 （3）丙烯氨氧化催化剂：生产每吨丙烯腈，丙烯消耗量由最初的 1.4t(第一代－磷钼铋催化剂)到现在1.1t (第三代－锑－铁催化剂)
举例: (1)V2O5是选择性氧化常用催化剂；同一族Nb2O5和Ta2O5也有选择氧化性能 (2)丁烷选择氧化制顺酐工业用MoO3-V2O5系催化剂，同一族WO3也具有同 样功能 (3)金属加氢常用Fe、Co、Ni Ⅷ族元素；同一族元素Re、Rh、Pd、Pt等 也是优良的加氢催化剂。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
例如，第三长周期中Pt、Ir、Os、Re半径在1.35-1.39A之间，晶体
构型都有正三角形原子排布， 其 中Re 、 Os为六方密堆 ， Pt、Ir为面心立 方晶体。它们都有环己烷脱氢或苯加氢的能力。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
B. 同一周期中不同族的元素，当它们存在于化合物中时，可能具有相同
举例:
1、醋酸生产 最初：乙炔水合制乙醛（HgCl2），乙醛氧化为醋酸 后来：乙烯直接氧化制乙醛（PdCl2-CuCl2），乙醛再氧化为醋酸 现在：甲醇低压羰基合成醋酸（铑络合物）
2、顺酐生成
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.1.3 为化工新产品和环境友好工艺的开发而研制催化剂
原工艺使用的原料和中间产物大都具有腐蚀性和毒性，如C12、CS2、NH3、
NaOH及中间物等。它们对设备腐蚀和环境污染都很大，此外，还有制备步骤多、
流程长的缺点。
现在工艺（两步）
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.2 选择催化剂常用方法
7.2.1 利用元素周期表进行催化剂活性组分的选择
（1）同一族元素具有相近的化学性质，表现出近似的催化功能。
固定床用催化剂
催化剂的强度、粒度范围较大 形状不一的粒状催化剂易造成气流分布不均 颗粒尺寸过小会加大气流阻力，且成型困难
沉淀时金属盐类的选择
一般选用硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐，因这些酸根在焙烧过程中可分解为 气体跑掉，而不残留于催化剂中。 沉淀剂的选择 易分解挥发除去（氨气，氨水，铵盐，碳酸盐等） 形成的沉淀物便于过滤和洗涤（最好是晶型沉淀，杂质少，易过滤洗涤） 沉淀剂的溶解度要大（这样被沉淀物吸附的量就少） 沉淀物的溶解度应很小
（３）催化剂功能强度的调节
不同催化反应要求不同功能和强度的活性中心。 如：在氧化反应中，部分氧化常采用半导体催化剂，完全氧化常用金属 催化剂Pt、Pd等。加氢反应，对同一种元素而言，金属的加氢功能强于 其氧化物或硫化物，所以不同加氢深度可选用不强度的加氢催化剂。 还可通过加助催化剂或载体等来调节催化剂的功能强度。 （4）选择适宜的载体、成型及制备方法
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
沉淀的陈化和洗涤 晶型沉淀陈化有助于获得颗粒均匀的晶体（吸附杂质较少）。 非晶型沉淀一般应立即过滤(防止进一步凝聚包裹杂质）。 一般洗涤到无OH-,NO3-。 沉淀的干燥、焙烧、活化

干燥（除去湿沉淀中的洗涤液）
焙烧（热分解除去挥发性物质，或发生固态反应，微晶适度烧结） 活化（在一定气氛下处理使金属价态发生变化）
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
（２）比较各步骤的相对速度，决定其控制步骤
在此基础上有针对性地考虑所需催化剂。
对于多功能催化反应，至少要有两种以上活性组分，缺一不可。因为所
经历的反应机理中涉及到两种以上活性中心来加速催化反应。这样可初
步确定催化剂的活性组分。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
催化剂设计的步骤
在开发新催化系统和进行功能组合之前，首先要根据已有的反应机理知识， 将总包反应解析为一系列的简单反应，然后根据催化作用的基础知识，为各步反
应设计相应活性组分。可按以下步骤进行：
（1）反应机理分析、反应热力学和动力学分析 ① 在动力学上反应分子数不应高于双分子，因为三分子反应是罕见的。 ② 在热力学上平衡常数极小的反应是不现实的，因为经历这样的过程， 中间物种浓度太低。 ③ 应抛弃反应热过大的吸热反应，因为这类反应的活化能太高，在动力 学上是不利的。 ④ 在合理的范围内，应该选用所经历步骤最少的反应机理。 根据上述原则，可以拟定出反应机理。
（4）通过催化剂改进，甲醇合成反应压力和反应温度由25MPa,400 ℃ (Cr2O3-ZnO)降为5MPa,200℃(CuO-ZnO)
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.1.2 用廉价原料研制开发化工产品所需催化剂
化工生产中原料费用占总成本的60-70%，使用廉价原料是降低生产成本 重要途径。
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
同一类型反应可选用不同化合态的物质做催化剂
具有加氢性能的金属的不同化合状态
第七章 催化剂的选择、制备、使用与再生
7.2.2 利用催化功能组合构思催化剂
有许多催化反应是由一系列化学过程来完成的。因此需要不同的催化活性 中心来实现，并有可能存在协同作用。
举例：
重整反应就是由一系列脱氢、加氢反应与异构化、环化反应构成的。在 所涉及的各步反应中需要不同催化功能的活性中心。如脱氢反应需要有促 进电子转移的活性中心，异构化反应则需要有促进质子转移能力的活性中 心。所以，在选择催化剂时应考虑各自的不同要求，必要时进行功能组合。