固体催化剂常规制备方法的研究进展

袁巅宋有亮侯红英

袁巅宋有亮侯红英

中国石油天然气股份有限公司抚顺石化公司催化剂厂辽宁抚顺113001

摘要：本文主要针对固体催化剂常规制备方法展开分析，思考了固体催化剂常规制备方法的研究的情况和研究进展，希望可以为今后的固体催化剂常规制备方法的研究提供参考。

关键词：固体催化剂；常规制备；研究

前言

在固体催化剂常规制备方法方面，很多学者都进行了研究，所以，提高固体催化剂常规制备方法的效果，一定要掌握更加全面的制备的方法和制备的措施。

1、催化剂制备的一般技术和方法

化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。

1.1浸渍法

这种方法简单易操作，浸渍法在制备催化剂的过程中具体又分为两种具体方法，分别是过量浸渍法和等体积浸渍法，这两种方法的区别在于载体的体积和浸渍液的体积是否相同，过量浸渍法中浸渍液的体积要大于载体的体积，而等体积浸渍法中二者的体积是相同的，这二者方法中等体积浸渍法更为常用，其优点是更为简单易行。

1.2沉淀法

其主要过程是将金属盐水溶液例如硝酸盐（首选）和沉淀剂例如氨水放入搅拌罐中变为固体沉淀，然后通过洗涤、过滤、干燥、煅烧等过程制成催化剂的方法，目前已经发明了更为先进的均匀沉淀法以及超均匀沉淀法等。例如利用该法制备Y-Al2O?，其用途很广，稳定好，被广泛应用于载体。在60度左右的温水中对工业硫酸产品的粉碎体进行溶解处理，形成密度为1.21-1.23左右的AI2（SO4）3的溶液，然后另外配置20%左右的碳酸钠溶液，分别加热均达到50度―60度，然后对其进行混合，PH控制在5左右，然后经过搅拌形成氢氧化铝沉淀物，对沉淀物和沉淀液进行分离，将沉淀物进行洗净之后放入温度在60度左右的氨水中进行陈化处理，经反复的洗涤和沉淀后，将沉淀物在100度上下的环境中进行干燥处理，然后在500度的温度下进行6个小时左右的焙烧，得到Y-Al2O?催化剂。

1.3熔融法

熔融法是催化剂的制备过程中是一种相对较为重要的技术和方法，熔融法，顾名思义就是利用高温然后将金属或者金属氧化物进行熔融，使之变为较为均匀的混合物以及固溶体，经冷却后进行粉碎以及其他处理工序得到催化剂。利用这种方法制成的催化剂具有多方面的优势，但是其缺点也是较为明显的，那就是耗能较高，成本较大。

2、固体催化剂常规制备方法的研究进展

2.1溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法又称胶体化学法，是指金属化合物（无机或有机）经过溶液、溶胶和凝胶而固化，再经过热处理而形成氧化物或其他固体化合物的方法。采用溶胶凝胶法可以使无定形或介态的氧化物达到分子级混合，活性组分（金属或金属氧化物）能够有效地嵌入网状结构，不易受到外界影响而聚合长大，有利于提高催化剂的稳定性和分散性。

溶胶-凝胶法在催化剂制备中得到了广泛的应用。李永锋等用溶胶-凝胶法制备负载型钨磷酸催化剂。研究结果表明，与浸渍法制备HPWA/SiO2催化剂相比，溶胶-凝胶法制备的催化剂具有酸催化功能，并能够更好地防止钨磷酸活性中心在水相反应中的流失。夏智军等以正硅酸乙酯为硅源，采用溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢合成乙二醇的Cu/SiO2催化剂。结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cu/SiO2催化剂中有层状硅酸铜形成，铜物种均匀分布在载体SiO2催化剂上，易被还原，活性较高。Tiwari等首先制备出氢氧化镍凝胶，然后经干燥焙烧制取纳米氧化镍，通过改变焙烧温度制得粒径在5~9nm的纳米氧化镍。有研究人员采用过氧钛酸溶胶法来制备TiO2纳米薄膜光催化剂。Keshmiri等通过粉末改进溶胶-凝胶的方法制备了TiO2纳米薄膜，制得的TiO2光催化薄膜煅烧后表现出了较高的光催化活性。此外，溶胶-凝胶法在纳米氧化锌催化剂、纳米AuTiO2催化剂以及稀土钙钛矿催化剂等催化剂的制备中都有应用。

目前，溶胶-凝胶法已经在催化剂制备领域获得了大量的研究和应用，但也仍存在制备成本较高、工艺过程较长、凝胶后处理条件对制品影响较大以及一些工艺原料可能对人体及环境有害等缺点，如何进一步改良溶胶-凝胶技术，克服上述的缺点，扩大其工业应用范围也是今后研究的重点之一。

2.2微波法

20个世纪80年代以来，微波技术在催化领域中的应用获得了较快发展，经过多年的研究开发，微波法已成为了催化剂制备和活化的一种重要新方法。目前，微波法在催化剂制备方面的主要应用有：（1）分子筛的合成；（2）在催化剂载体上负载活性组分；（3）载体的改性及新材料的合成。

（1）分子筛的合成

传统的分子筛合成方法主要为水热合成法，随着对微波技术在催化剂制备方面研究的不断深入，研究者开始将微波用于分子筛的合成与处理。许多研究表明，用微波能够合成出A型、X型、Y型、ZSM-5型等多种分子筛，并且还发现微波辐射可明显改善反应体系中的传质和传热，不仅能够简化工艺，还能缩短反应时间，降低能耗。微波辐射还能使产品的物化性能有较大程度的改善，容易制得纯度高、结晶度好的分子筛。

介孔分子筛比传统的微孔分子筛具有更大的孔径，并可通过选择合适的模板剂调节孔径的大小，微波制备介孔分子筛是近年来研究的热点之一，有很多研究者在这个方向上开展了研究，并取得了一些成果。

（2）在催化剂载体上负载活性组分

负载型催化剂是指活性组分、助催化剂及载体组合在一起的一类固体催化剂。活性组分在载体上的分散程度直接影响到其活性、选择性及寿命。浸渍法、离子交换法等是在载体上负载活性组分的常用方法，与这些传统方法相比，应用微波辐射可使活性组分的负载量和分散度得到提高，对其催化性能产生很大影响。同时使用微波法还具有效率高、处理时间短、处理样品过程简单等优点。使用微波辐射的方法在催化剂上负载活性组分是目前研究的重点之一，有不少研究者在该方向上开展了工作，并取得了一些成果。

（3）载体的改性及新材料的合成

微波辐射可用于对纳米材料的合成和改性。在纳米材料制备过程中，采用传统烧结方式会产生晶粒长大现象，难以保持纳米材料的特性。微波烧结的方法是依靠材料本身吸收微波能并转化为材料内部分子的动能和势能，降低烧结活化能，提高扩散系数，实现低温快速烧结，有效地避免了晶粒长大，最大程度地保持了烧结体的微细晶粒和纳米尺度。因此，微波烧结是制备高强度、高硬度、高韧性纳米材料的有效手段。有很多研究者一直在从事微波对纳米材料的合成和改性研究，并取得了一些成果。除了纳米材料，不少学者还将微波应用于其他各种催化剂载体的改性，获得了一些有意义的结果。

目前，微波促进化学反应机理方面的研究还很欠缺，如微波在催化剂或催化剂载体的制备过程中，微波是否仅存在致热效应，还是存在着更为复杂的非热效应，其相应的机理是怎么样的，都还未有定论，需要做更深入的研究。

3、结束语

在固体催化剂常规制备方法的研究过程中，一定要更加的明确，同时，要清楚固体催化剂常规制备方法的特点和基本的要求，掌握固体催化剂常规制备方法的重点。

参考文献：

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