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沉淀法

沉淀法、浸渍法制备催化剂
沉淀法(Deposition-precipitation,简称DP法)是将金属氧化物载体加入
到HAuCl4的水溶液中形成悬浮液,在充分搅拌的条件下,控制一定的温度和pH值,使之沉积在载体表面上,随后进行过滤、洗涤、干燥、焙烧等处理,得到负载金催化剂。

对于制备高活性的纳米金催化剂,该方法是广泛使用并且比较有效的方法之一。

该方法的关键是控制合适的pH值,从而可以得到活性组分均匀分散、粒度较小、活性较高的纳米金催化剂。

通常认为,控制反应液浓度10mol/L,最佳pH值范围7~8,反应温度323~363K,氯金酸的水溶液就会选择性的以氢氧化金的形式沉积在载体表面,而尽可能少的在液相中沉淀。

通常,采用DP法制备纳米金催化剂最合适的载体是等电点在6~9之间的氧化物,如TiO2 (IEP=6),CeO2 (IEP=6.75),ZrO2 (IEP=6.7),Fe2O3 (IEP=6.5~6.9)和Al2O3 (IEP=8~9)等。

该法的优点在于活性组分全部保留在载体表面,提高了活性组分的利用率;得到的催化剂金颗粒尺寸分布比较均匀。

该法对于制备低负载量金催化剂非常有效,但是要求载体有较高的比表面积(至少50m/g),而且不适用于等电点小于5的金属氧化物和活性炭载体。

步骤制成催化剂。

这也是常用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂的一种方法。

具体可以分为共沉淀、均匀沉淀和分步沉淀等方法。

借助于沉淀反应。

用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物。

经过分离、洗涤、干燥和焙烧成型或还原等。

2.1、共沉淀方法
将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一个方法,可以一次同时获得几个活性组分且分布较为均匀。

为了避免各个组分的分步沉淀,各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质的pH值以及其他条件必须同时满足各个组分一起沉淀的要求。

2.2、均匀沉淀法
它不是把沉淀剂直接加到待沉淀的溶液中,也不是加沉淀剂后立即产生沉淀反应,而是首先使沉淀的溶液与沉淀剂母体充分混合,造成一个均匀的体系,然后调节温度、逐渐提高PH值或在体系中逐渐生成沉淀剂等方式,创造形成沉淀的条件,使沉淀作用缓慢地进行。

例如,在铝盐溶液中加入尿素,混合均匀后加热升温至90℃~100℃,溶液中由于尿素的分解而放出OH—离子,于是氢氧化铝就均匀地沉淀出来。

沉淀条件对催化剂性能的影响
1.沉淀剂的影响
2.溶液浓度的影响
3.沉淀温度的影响
4.沉淀PH值的影响
5.加料方式的影响
6.搅拌温度的影响
7.沉淀的陈化影响
8.沉淀洗涤的影响
9.干燥、焙烧、活化的影响
浸渍法是制造固体催化剂的方法之一,即将一种或几种活性组分通过浸渍
载体负载在载体上的方法。

[1]通常是用载体与金属盐类的水溶液接触,使金属盐类溶液吸附或贮存在载体毛细管中,除去过剩的溶液,再经干燥、煅烧和活化制得催化剂。

浸渍方式有过量溶液浸泡与等体积吸附等。

有时加入竞争吸附剂使活性组分均匀吸附在整个载体上。

铂重整催化剂是用氯铂酸水溶液浸渍η-Al2O3制得。

浸渍法比较经济,且催化剂形状、表面积、孔隙率等主要取决于载体,容易选取。

浸渍法的原理:一般原理是通过毛细管压力使液体(活性组分)渗透到载体空隙内部;但如果有使用真空的话,那么内外压力差也是活性组分进入的一个因素。

真空的好处可以清除孔里面的杂质和水分,因而相对能使更多的活性相进入,增加负载量。

浸渍法
通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进行浸渍,然后干燥和焙烧。

由于盐类的分解和还原,沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。

浸渍法的优点:
第一,可使用现成的有一定外型和尺寸的载体材料,省去成型过程。

第二,可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构待性.如比表面、孔径和强度等。

第三,由于所浸渍的组分全部分布在载体表面,用量可减小,利用率较高,这对贵稀材料尤为重要。

第四,所负载的量可直接由制备条件计算而得。

浸渍法具体又可以分为:过量浸渍法、等量浸渍法等。

过量浸渍法:也就是浸渍溶液(浓度x%)的体积大于载体。

该实验过程是活性组分在载体上的负载达到吸附平衡后,再滤掉(而不是蒸发掉)多余的溶液,此时活性组分的负载量需要重新测定。

该方法的优点是活性组分分散比较均匀,并且吸附量能达到最大值(相对于浓度为x%时),当然这也是它到缺点:不能控制活性组分到负载量。

且很多时候并不是负载量越大活性越好,且负载量过多离子也容易聚集。

还有一种所谓的过量浸渍法:也是溶液过量,但此时是边搅拌边蒸发,等溶液变成粘稠状后,再放到烘箱烘干。

这实际上并不是真正意义上的浸渍法,而只能算是一种modified的浸渍法。

在升温蒸发过程中活性相在孔中的负载量会随温度的变化而变化,而水分蒸干后,活性相的分布也很不均匀。

且还要考虑升温后活性相或者载体是否有水解过程,它会对之后煅烧过程中的催化剂有很大的影响。

根据我在试验中的结果,此方法效果并不是很好。

等体积浸渍:顾名思义就是载体的体积(一般情况下是指孔体积)和浸渍液的体积一致,浸渍液刚好能完全进入到孔里面。

该方法的特点与过量浸渍法相反:活性组分的分散度很差,有的地方颗粒小,有的地方颗粒
则很大(毕竟,在实际实验中,载体倒入时有一个前后顺序,先与溶液接触的载体会吸附更多的活性相);但是它能比较方便地控制活性组分地负载量,并且负载量能很容易算出。

对颗粒大小要求不是很严的催化剂,该方法效果还比较好。

浸渍条件对催化剂性能的影响
1.载体表面性质的影响
2.浸渍时间的影响
3.浸渍温度的影响
4.浸渍液浓度的影响
5.浸渍前载体状态的影响
6.浸渍顺序的影响
7.竞争吸附的影响
8.干燥的影响。

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