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概述
以浸渍为关
键和特殊步骤制造催化剂的方法称浸渍法也是目前催化剂工业生产中
广泛应用的一种方法
。浸渍法是基于活性组分含助催化剂以
盐溶液形态浸渍到多孔
载体上
并渗透到内表面而形成高效催化剂的原理。
通常将含有活
性物质的液体去浸各类载体当浸渍
平衡后去掉剩余液体再进行与沉淀
法相同的干燥、焙烧、活化等工序后处理。经干燥将水
分
蒸发逸出可使活性组分的盐类遗留在载体的内表面上这些金属和金属氧化物的盐类均匀
分
布在载体的
细孔中经加热分解及活化后即得高度分散的载体催化剂。
活
性溶液必须浸
在载体上常用的多孔性载体有氧化铝、氧化硅、活性炭、硅酸铝、硅藻土、浮石、石棉、陶
< br>土、氧化镁、活性白土等可以用粉状的也可以用成型
后
的颗粒状的。氧化铝和氧化硅这些
氧化物载体就像表面具有吸附性能的大多数活性炭一样
很容易被水溶液浸湿。
另外毛细管作
用力可确保液体被吸人到整
个
多孔结构中甚至一端封闭的毛细管也将被填满而气体在液体
中的溶解则有助于过程的进行但也有些载体难于浸湿例如高度石墨化或没有化学吸附氧的
碳就是
这样可用有机溶剂或将载体在抽空下浸渍。
浸渍法有以下优点
第一附载组分多数
情况下仅仅分布在载体表面上利用率高、用量少、成本低这对铂、铑、钯、铱等贵金属型
负
载催化剂特别有意义可节省大量贵金属第
< br>二可以用市售的、已成形的、规格化的载体材料
省去催化剂成型步骤。
第三可通过选择适当的载体为催化剂提供所需物理结构特性如比表面、
孔半
径、机
械强度、热导率等。可见浸渍法是一种简单易行而且经
济的方法。广泛用于制
备负载型催化剂尤其是低含量的贵金属附载型催化剂。其缺点是其
焙烧热分解工序常
产生
废气污染。
浸渍法工艺
浸渍法可分为粉状载体浸
渍法和粒状载体浸渍法两种工艺其特点可
由流程图看出。
粒状载
体浸渍法工艺如图
6
—
2
所
示。
粒状载体浸渍前通
常先做成一定形状
抽空载体后用溶液接触载体并加入适量的竞争吸附剂。
也可将活性组分溶液喷射到转动的容
器中翻滚到载体上然后可
< br>
用过滤、倾析及离心等方法除去过剩溶液。粉状载体浸渍法与粒
状载体浸渍法类似但需增加压片、挤条或成球等成形步骤其流程见图
6
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3
。浸渍的方法对
'
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催化剂的性能影响较大粒状载体浸渍时催化剂表面结构
取决于载体颗粒的表面结构如比表
面、孔隙率、孔径大小等催化反应速率不同对催化剂表
面结构的要求也不同。
沉积在催化
剂
载体的金属的最终分散度取决于许多因素的相互作用这些因素包括浸渍方法、
吸附的强度
以吸留溶质形式存在的金属化合物相比于吸附在孔壁上的物种的程度以及加热与干燥时发
生的化学变化等。
虽
然浸渍过程中大多数金属试剂都可
以不同程度地吸附在载体上但是吸
附过程相当复杂不同类型的吸附都可能发生可以是金属
离子与含有羟基的表面吸附也
可以
是
含有碱金属及碱土金属离子的表面进行阳离子交换。
载体的表面结构还可能因浸渍步骤不
同加以改变从而更改表面的吸附特性。这些在工艺实施过程中必须
加以考虑。若载体遭受
浸蚀情况会更复杂在高
pH
值下硅胶要受浸蚀而高表面积的氧化铝则无论在过高或过低
pH
值下都要受浸蚀在用酸性液体浸渍氧化铝载体的过程中部分氧化铝会首先
发生溶解并随着
pH
值的增高接着要发生沉淀最好用缓冲剂来控
制这个效应。
载体原料
载体原料
粉状载体
浸渍溶液
↓
↓
↓
↓
水→
混
合
水→
浸
渍
←沉淀剂
↓
↓
干燥
过滤洗涤
↓
↓
成型
干燥
↓
↓
浸渍
焙烧分解
↓
↓
干燥
混合
↓
↓
焙烧分解
成型
↓
↓
过筛包
装
过筛包装
↓
↓
成品
成品
图
6-2
粒状载体浸渍法工艺流程图
图
6
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3
粉状载体浸渍
法工艺流程图
例如铂试剂氯铂酸
H2PtCl
是常吸附在氧化
铝或活性炭上但在硅胶上则不能吸
附采用初湿法吸干浸渍可以使氧化铝颗粒的外部沉积上
很薄的铂壳层用于防止快速反应的
扩散是很有好处的。
如要取得
更均匀的分散可以用竞争吸附的方法即往溶液中加入硝酸或盐
酸来降低氯铂离子的吸附性
由此造成更为均匀的沉积。另一方面铂可以
PtNH34C13
形式与
氧化铝作用在此情况下铂是处于阴离子形式。
它不太容易
吸附在氧化铝上但可较强地吸附在
硅胶上。
如想制备不含卤素的
催化剂则可选用如二氨基二硝基铂
PtNH32N022
这样的
化合物
通过往浸渍液中加入有机酸例如柠檬酸的方法也能在催化剂颗粒的稍靠里边的地方
埋置一
层催化剂的物质可抑制有毒物沉积在催化剂载体外壳表面增加催化剂的寿命。
用于汽车发动
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