固體催化劑的組成,制備,失活,表征簡(jiǎn)介

1、固體催化劑的組成固體催化劑主要有活性組分、助劑和載體三部分組成。1適性組分：主催化劑，是催化劑中產(chǎn)生活性的部分，沒(méi)有它催化劑就不能產(chǎn)生催化作用。2助劑：本身沒(méi)有活性或活性很低，少量助劑加到催化劑中，與活性組分產(chǎn)生作用，從而顯著改善催化劑的活性和選擇性等。3載體：載體主要對(duì)催化活性組分起機(jī)械承載作用，并增加有效催化反應(yīng)表面、提供適宜的孔結(jié)構(gòu)；提高催化劑的熱穩(wěn)定性和抗毒能力；減少催化劑用量，降低成本。目前催化劑載體的種類目前，國(guó)內(nèi)外研究較多的催化劑載體有：SiO，AlO玻璃纖維網(wǎng)（布）、223、空心陶瓷球、有機(jī)玻璃、光導(dǎo)纖維、天然粘土、泡沫塑料、樹(shù)脂、活性炭,Y、B、ZSM-5分子篩，SBA-15

2、,MCM-41、LaP0等系列載體.膜催化劑4二催化劑設(shè)計(jì)程序：催化劑設(shè)計(jì)的給定催化劑設(shè)計(jì)程序催化劑設(shè)計(jì)的給定評(píng)價(jià)結(jié)果好否設(shè)YESg催化劑的選擇耐熱性試驗(yàn)的可能性催化劑制備評(píng)價(jià)結(jié)果好否NO平衡常數(shù)計(jì)算除外催化劑設(shè)計(jì)給定實(shí)用催化劑不合要求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)催化劑制備為重點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果好否動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)強(qiáng)度與過(guò)程檢杳助催化劑、擔(dān)體選擇活性、選擇性試驗(yàn)活性、選擇性試驗(yàn)NB平衡可能性評(píng)價(jià)結(jié)果好否YESYES放大試驗(yàn)三固體催化劑的一般制備方法沉淀法：將活性組分用酸堿中和以沉淀形式產(chǎn)生氫氧化物沉淀法包括：?jiǎn)谓M分沉淀法共沉淀法均勻沉淀法導(dǎo)晶沉淀法浸漬法:將載體放進(jìn)含有活性物質(zhì)的液體中浸漬包括：過(guò)量浸漬法、等體積浸漬法、

3、多次浸漬法離子交換法：把載體用離子交換使活性組分進(jìn)入催化劑中，或除去有害組分利用離子交換作為其主要制備工序的催化劑制備方法利用離子交換的手段把活性組分以陽(yáng)離子的形式交換吸附到載體上適用于低含量，高利用率的貴金屬催化劑用于活性組分高分散，均勻分布大表面的負(fù)載型金屬催化劑離子交換法的例子：氫型分子篩的制備（H-ZSM-5）5次Vn化硫酸乍氫型分子篩的制備（HZSM5）口】1MNH4NONH4-ZSM-5分子篩Na-ZSM-5分子篩H-ZSM-54其他方法熱分解法:把含有活性組分的鹽類化合物，在高溫下加熱分解熔融法：通過(guò)熔融金屬生成合金而生成多元金屬催化劑四催化劑的成型及工藝1.催化劑的成型壓片工藝

4、原料粉末催瞬劑酌成型壓片2.催化劑的成型一條工藝擠條模具3.催化劑的成型噴霧工藝催化劑的成型一壓片工藝顆粒形狀一致、大小均勻、表面光滑、強(qiáng)度咼適用于固定床反應(yīng)器缺點(diǎn)，生產(chǎn)能力的低，設(shè)備復(fù)雜L塑性好的物料（鋁膠等），或粉狀物加了粘結(jié)劑后可擠條成型強(qiáng)度低（可燒結(jié)補(bǔ)強(qiáng)）催化劑的成型一噴霧工藝用霧化器將溶液分散為霧狀液滴，在熱風(fēng)中干燥而獲得微球型催化劑壯流化床催化劑大多用該法漿液気熱風(fēng)o=霧化一益_細(xì)粉粗粉催化劑的成型一滾球工藝4.催化劑的成型一一滾球工藝旋風(fēng)分一離一催化進(jìn)能催化劑在使用過(guò)程中，其活性和選擇性皆會(huì)逐漸下降,甚至失去繼續(xù)使用的價(jià)值,這就是催化劑的失活過(guò)程。圖催化劑使用申的性能變化催化劑的

5、失活是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過(guò)程。通常將失活過(guò)程劃分為以下三種類型：催化劑積碳等堵塞失活，催化劑中毒失活，催化劑的熱失活和在工業(yè)催化中，尤其涉及烴類反應(yīng)中，催化劑的表面積碳是一種不可避免的現(xiàn)象。積碳越快催化劑的使用周期越短。催化劑上的積碳按形成方式分為非催化積碳和催化積碳。非催化積碳主要指氣相結(jié)碳或非催化表面上生成碳質(zhì)物的焦油和固體碳質(zhì)物的過(guò)程。在石化工業(yè)中較多存在。催化積碳指在催化活性中心上，進(jìn)行主催化反應(yīng)的同時(shí)，由副反應(yīng)生成的碳。對(duì)催化劑的活性影響較大。催化積碳與催化劑的性質(zhì)密切相關(guān)，尤其與酸性有關(guān)。在以金屬氧化物、硫化物為活性組分的催化劑其積碳中心主要是酸中心積碳，其積碳速率與催化劑表

6、面酸堿性有關(guān)。響催化積碳的因素影響催化劑積碳的原因很多，主要有原料情況、反應(yīng)條件和催化劑性能三大因素。原料情況:主要有原料不純、含酸性雜質(zhì)、稀釋劑、載氣等因素。反應(yīng)條件:原料氣組成、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、空速等反應(yīng)條件皆影響催化劑表面積碳，其中尤以反應(yīng)溫度的影響最主要。催化劑性能影響:催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)（孔徑、比表面積等）、催化劑粒徑及表面酸堿性等影響積碳形成速率。另外，催化劑的不同組分也影響催化劑的抗積碳性能。比如SO42-/MxOy型固體超強(qiáng)酸催化劑酸性強(qiáng)度大，有良好的催化活性，但極易積碳結(jié)焦，使催化劑失活。而經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加適量的過(guò)渡金屬或稀土金屬可以減緩或消除積碳現(xiàn)象。目前添加的主要金屬元素多為Pt、Ni、Fe和Mn等，尤其是Pt改性性能非常好。五催化劑的表征及方法催化劑性能要求及測(cè)試項(xiàng)目制備與使用性能要求物化性質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目6.7.活性高選擇性好壽命長(zhǎng)（包皓穩(wěn)定性、強(qiáng)度耐熱性、抗毒性等好物理性能好（包搖形狀和粒度及粒度分布，密度、熱熔導(dǎo)熱性、耐磨性、殿燒性“流動(dòng)性等制備方法簡(jiǎn)單可靠，重現(xiàn)性好，貯存方便。使用性能好（要求填充性能好，活化、再生容易，便于回收，無(wú)毒價(jià)格便宜L化學(xué)組成（包括主要活性組分.助催化劑、載體等含量電子狀態(tài)（電子結(jié)合狀態(tài)s原子價(jià)態(tài)等）結(jié)晶狀態(tài)（晶形，結(jié)晶結(jié)構(gòu)缺陷等4表面狀態(tài)（比表面積，有效表面積等孔結(jié)