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浸渍法
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
< br>)
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
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
< br>
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
—<
/p>
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
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<
/p>
球等成形步骤，其流程见图
6
—
3
。浸渍的方法对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，<
/p>
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<
/p>
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
—
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<
/p>
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
Pt(NH3)4C13
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
Pt(NH3)2(N02)2
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
发动机排气
污染物氧化的负载型铂催化剂就是一例。
一般来说，
若试剂有充分时间扩散，
及副反应不为主的话，
使用过量溶液的
浸渍法可使吸附物基本上均匀沉淀。倘若最初的吸附不均匀，并且不强的话，
即使载体小
球离开溶液，扩散还要继续，会使分布更均匀。
浸渍法分类
1.
过量浸渍法
本法系将载体泡人过量的浸渍溶液中，即浸渍溶液体积超
过载体可吸收体积，待吸附平衡后，滤去过剩溶液，干燥、活化后便得催化剂
成品。通常借调节浸渍溶液的浓度和体积控制附载量。附载量的计算有两种方
法
。
一是从载体出发，
令载体对某一活性物质的比吸附量为
W(
每克载体的吸
附
.