催化剂制备表征及评价课件.ppt

1 催化剂制备（P143-145）
主要组分： Fe，Co，Ni重金属
助催化剂： 各种组分，旨在提高强度，改变晶格，耐热， 抑制副反应
载体： 多孔物提供s=102 m2/g 的表面，供催化剂按分 子规模扩散。常用γA1 催化剂制备（P143-145）
主要组分： Fe，Co，Ni重金属
助催化剂： 各种组分，旨在提高强度，改变晶格，耐热， 抑制副反应
载体： 多孔物提供s=102 m2/g 的表面，供催化剂按分 子规模扩散。常用γAl2O3 ，活性碳，硅胶
油裂解
烯,
CA
表面反应
滞流
孔扩散
吸附
活性中心
表面反应
吸附
脱附
原料
外扩
内扩
内扩
外扩
产物
表观动力学
微观动力学
本征反应速率
乙烯氧化 环氧乙烷
催比剂制备测试及实验室反应器
催化反应速率是表面反应速率
既要提高 也要提高S(比表面)
常用方法
浸渍法：蛋壳型，蛋黄型
化学沉淀法：
硝酸或草酸的重金属盐
沉淀
Ni(OH)3
NH4OH
过滤，洗，干燥，造粒，焙烧（氧化），活化（H2还原）
分子筛法：
硅酸钠＋铝酸钠＋NaOH
Sol-Gel
凝胶
晶
陈化
成型
洗干，焙烧
洗，过滤，干燥
离子交换把
Na+换成Ni+,Mg+
其他方法：
古老的，瑞利镍（骨架镍）Ni-Al合金溶于强碱，得高比表面Ni。
LiC 4H8 有机锂，有机铝，不是均相催化剂，是非均相催化剂，纳米级。
(化学气相沉积)
(溶胶凝胶法)
(浸渍催化剂剂)
(共沉澱催化剂)
(分子筛)
(活性碳)
(独石/陶瓷泡沫)
(氧化硅)
(氧化铝)
(瑞利镍,合成氨用铁催化剂)
(載体)
块状催化剂和載体
水凝胶
干凝胶
(AlO2)-
Al+3
(Al2O3)
水滑石
熟化时间
水滑石
孔/平方英吋
活性（空速表示）；
选择性；
寿命，失活原因，
化学中毒要求高纯进料气(ppm级)，
机械强度（流化床磨损），
反应结碳，堵塞孔道，
反应超温，晶粒团聚。
Know how 催化剂筛选，专利，仿制（19年专利期）
2 催化剂表征
固体材料密度：ρS 克/cm3
粒子密度： ρP 克/cm3
床层密度： ρB 克/cm3
催化剂粒子孔体积： [cm3 /克]，水煮法测
催化剂粒子孔隙率：
无孔催化剂Monolithe (高活性,低压降,低热容)
物理参数
催化剂评价主要指标
多孔催化剂的孔结构
晶粒Grain
- 微米聚团
粒团Pelet
3-8 mm
颗粒子Partical
10-100 微米
颗粒子之间的粘结剂
催化剂表面形貌(电镜观察)
XRD
SEM
AES
孔径分布
测量方法
1）>200A用压汞法。先抽真空，再压汞。压力汞深入到细孔。
P与a关系如下：Washburn公式
2）<200A用液氮毛细管冷凝法。在液氮温度下（80K），N2 的饱和蒸汽压为P0 。催化剂的最小孔内也凝有液氮。
减压解吸测P与解吸量
通过测量气相N2 的量来计量(用PV-RT来测)，得 与P的关系。
P与a关系如下：
Kelven公式
，T温度下吸附质的摩尔体积
，T温度下吸附质的饱和蒸汽压
，吸附质液体表面张力
，接触角
比表面积Sg[m2/g]测定：
BET标准法：(Brunauer Errnett Teller)
单分子层化学吸附，Langmuir吸附
可求出
氮气是物理吸附，多分子层
为饱和蒸汽压，由P，V可求出 和C。
是每克样品的单分子层吸附量（在标态下计量 ）
由 值计算Sg ：
单分子层吸附的分子个数为：
每个分子N2覆盖面积为：
测量 也有重量法：弹簧称称催化剂吸附前后差别。
色谱法：流动吸附，由峰面积计算吸附量。
反应速率的实验测定

要求测得 ，因为内外扩散是因时，因地而异，
不能套搬，反应器放大时只能用 。

如果x2 >x1 ，则说明在大流速下，催化剂活性
提高