催化剂制备与表征.doc

催化原理考试复习题一 概念离子交换法:利用载体表面存在着可进行离子交换得离子,将活性组分通过离子间得变换而附载在载体上得方法。化学键合法:通过化学键(离子键、共价键、配位键)把络合物催化剂与高分子载体相结合得过程。吸附法:利用载体对活性组分得吸附作用来制备负载型催化剂得方法。超均匀共沉淀:就是将沉淀分两步进行,首先制备盐溶液得悬浮层,并将这些悬浮层立即混合成为超饱与溶液,然后由超饱与溶液得到均匀沉淀。二、填空1、沉淀老化时,颗粒长大方法有:再凝结、凝聚2、正加法加料时,溶液得 PH值由低到高。竞争吸附时,当反应由外扩散控制时,球形催化剂上活性组分得分布以蛋壳型为益,由动力学控制时,均匀型为益三、简答题1、固体催化剂制备方法:原料准备催化剂(母体)得制备成型活化2、催化剂制备可粗分为:干法与湿法干法包括热熔法、混碾法与喷涂法湿法包括胶凝法、沉淀法(共沉淀法,均匀沉淀法与超均匀沉淀法)、浸渍法、离子交换法、沥滤法。、催化剂在工业得到应用满足得条件催化性能:具有良好得活性,选择性与稳定性机械性能:有一定得机械强度,合适得形状,颗粒大小与分布有一定得抗毒性能:最好能活化再生,使用寿命长催化剂制备方面:要求原料能稳定供应,制备工艺能适合于大规模工业生产,环境友好,最好无三废”污染。、选择原料得基本原则:A 原料中要包括催化剂所需要得全部组分,同时也要考虑到原料中得杂质能适合生产中得要求。B原料中不含对催化剂有害得成分,或对环境有污染得成分 来源充足,价格便宜使用活性组分含量高,用量少得原料。5、催化剂组成得表示方法:固体催化剂主催化剂,助催化剂,载体配合物催化剂助催化剂与助催化剂酶催化剂:酶蛋白与辅酶6。金属溶解一般选用稀HO3原因:大多数金属(除Au,Pt)可溶解在硝酸中制成硝酸盐NO3在加热时,能除去,不会使之留在催化剂中。节省原料角度,稀硝酸好溶液制好后,还要加碱中与沉淀,所以过剩酸量越少越好、7。提高盐类在溶剂中得溶解度措施有:提高温度利用生成弱电解质得方法利用氧化还原法利用生成络合物得方法。提高盐类在溶剂中溶解速度得措施升高温度增加颗粒表面积加强搅拌9沉淀法制催化剂得工艺过程示意图:1、沉淀法制备催化剂,沉淀剂满足得条件:尽可能使用易分离并含易挥发成分得沉淀剂。形成得沉淀物便于过滤与洗涤沉淀剂得溶解度应大一些形成沉淀剂得溶解度应小些沉淀剂必须无毒,不应使催化剂中毒或造成环境污染、不带入不溶性杂质,以减少后处理得困难。1、晶体成核得好坏与晶核生长速率与晶核长大速率得关系:如果晶核得生长速率大大超过晶核长大得速率,则溶质分子很快聚集为大量得晶核,溶质分子浓度迅速下降,溶液中没有更多得分子聚集到晶核,溶质分子浓度迅速下降,溶液中没有很多得分子聚集到晶核上,于就是晶核迅速聚成细小得无定形颗粒,这样就会得到非晶形成沉淀,甚至胶体;反之,如果晶核长大得速率大大超过晶核得生成速率,溶液中最初形成得晶核不就是很多,更多得离子以晶核为中心,依次排列长大而生成颗粒较大得晶形沉淀。 1.晶形沉淀得形成条件:沉淀应该在适当稀溶液中进行沉淀时,沉淀剂应该在不断搅拌下均匀而缓慢得加入。沉淀应在热溶液中进行沉淀应放置熟化13。溶解度在10-6-0之间得氢氧化物,沉淀物得初始离子大小基本相同?溶解度在06-1012得氢氧化物,溶解度很小,而平常配置溶液得浓度为0、01m数量级,大大高于其溶解度,即o很大,溶液得过饱与度很大。所以胶核生成速度很快,而胶粒生成得控制步骤不就是离子在晶体表面得表面反应速度,而就是由溶质得扩散速度控制,只要浓度相同,上述许多离子扩散速度都差不多。因此,她们得初始离子得大小基本一致,都在40+10.4.胶体得双电层理论:在胶体溶液中,固液界面处,固体表面由于由于电离或吸附离子而带电。而在固体表面得周围分布着与它电性相反电荷相等得离子,称为反离子。由于运动与扩散,最靠近固体表面得离子层浓度大,以后逐渐稀少,在距离固体表面处,达到溶液得平均浓度、15。增液溶胶稳定得原因:溶胶动力稳定性,胶粒得布朗运动胶粒带电得稳定作用溶剂化得稳定作用16、导致溶胶凝结得措施:电解质作用 加入与胶粒电荷相反得离子b 加入相同价数得离子其她 憎液溶液得相互凝结 提高胶体浓度 提高温度 加入高分子化合物17、沉淀老化过程主要发生得现象主要发生颗粒长大,晶型完善,凝胶脱水收缩等现象。18、沉淀法制催化剂,带入杂质得原因:表面吸附形成混晶生成共沉淀机械包藏19沉淀法制备催化剂,加料方式:正加法反加法并流加料0 沉淀再凝结与聚结得原理再凝结时沉淀与溶解在母液就是动态平衡得过程,生成得晶体不规则,带有许多缺陷,大小颗粒同时存在,由公式n(*/C。)=6M/R颗粒越小,溶解度越大,大颗粒对小颗粒处于相对饱与,小颗粒逐渐溶解,大颗粒从表面沉淀下来。聚结 颗粒相互接触合并长大,因为凹液面上得饱与蒸汽压小于平面得饱与蒸汽压,凹液面半径越小,平衡蒸汽压越小,溶解度越大越易聚结。21。对沉淀晶型影响因素:老化原料浓度加料方式沉淀温度与沉淀时溶液得PH值加料速度与搅拌强度22。选择浸渍液得要求A 易溶于溶剂B活性组分得盐类对热不稳定,这样在以后得煅烧工序时易分解得到所需要得活性组分。在煅烧与还原中,活性组分不挥发,且不残留对催化剂有毒成分D价廉易得23、活性组分负载量得计算式负载量惰性载体上负载得活性组分氧化物得量 24浸渍法得原理就是什么?25。竞争吸附时,球形催化剂上活性组分得分布形式？蛋壳型 均匀型 蛋黄型 蛋白型 加厚蛋白型 6硅酸铝也载体上其质字酸与金属络离子如何进行交换?硅酸铝就是SiO2、Al2O3混合物,有很强酸性,质子酸,其质子酸不能直接与金属络离子进行交换,必须先用氨水先与硅酸铝进行铵交换,就是氢离子与铵根离子交换,然后就可以进一步与金属离子交换了。27。活性炭载体表面如何实现与其交换得？与硅酸铝类似,需先把活性炭预先与浓硝酸煮沸几小时,在C表面生成了可进行交换得羧基,则就可以与金属离子交换了。28滚涂法:将活性组分放在一个可以摇动得容器中,再将载体布于其上,经过一段时间得滚动,活性组分逐渐粘附在载体上。喷涂法:喷涂法操作与滚涂法类似,但活性组分不就是同载体混在一起,而就是用喷枪或其她手段喷附于载体上。混合法:将几种组分用机械混合得方法制成多组分催化剂。熔融法:在高温下进行催化剂组分得熔合,使之成为均匀得混合体,合金固溶体或氧化物溶体、沥滤法:用碱除去不具备催化活性得金属而形成骨架,活性金属原子在其中均匀地分散着,称为骨架催化剂。过程:将活性组分金属与非活性金属在高温下熔融,做成合金,将合金粉碎后用苛性钠溶解除去非活性金属得骨架催化剂。9。干燥对催化剂物化性质得影响:a 凝胶孔结构b 催化剂机械强度 c 溶质得迁移30干燥时,溶质在催化剂上得洗出规律:干燥时,如果慢速干燥,在迁移气化得作用下,溶液不断从颗粒内迁移到颗粒表面,并随溶剂得气化,溶质不断从表面析出。如果快速干燥,溶剂在表面蒸发速率快,孔内弯曲液面在干燥过程中不断下降,当活性组分达到饱与时,活性组分就会在孔壁沉积,形成较均匀分布。31。煅烧过程物理变化:比表面积、粒度、孔结构、表面酸性与活性煅烧过程化学变化:热分解、互溶与固相反应、晶型转变32.影响还原温度得因素:还原前煅烧温度,还原温度,还原气组成与流速33催化剂成型方法,得到催化剂得特点？压片法,形状一致,大小均匀,表面光滑,机械强度高。挤出成型法,可得到固定直径,长度可在较宽范围变化颗粒,与与压片法相比,其生产能力大得多,强度比压片法低、转动造粒法,成球形催化剂喷雾干燥成型与油柱成型,(成小球),微球产品,形状规则,表面光滑,具有良好机械强度3. 成型助剂与粘结剂分类成型助剂分为 粘结剂,润滑剂,孔结构改性剂粘结剂 分基体粘结剂 薄膜粘结剂化学粘结剂35.影响成型得因素以及成型对催化剂性质得影响因素:原料粉体粒度,原料粉体性质,成型助剂用量性能影响:a机械强度影响b活性影响c 孔结构影响6.挤出成型对催化剂性能得影响a 粉体颗粒度 混捏时间与方式 c水粉比 助挤剂37.喷雾干燥原理:把浆料高速通过喷头(雾化器)将原浆料液分散成雾滴,并用高温气流干燥微球;油柱成型原理:将溶胶滴入油类中,利用介质与溶液本身得表面张力将物料切割小液滴并收缩成小球3、连续流动搅拌反应器与活塞流动反应器得速率推导:39。常用实验室反应器分类及特点A脉冲反应器,用于催化剂筛选,测活性与选择性,也有用于动力学与基理研究得地方体系简单,只需少量催化剂与反应物B无梯度反应器,避免了可能存在得温度梯度与浓度梯度,用于动力学研究C间歇反应器 装卸时间短,投资少,主要用于研究高压,高温,用高压釜快速筛选催化剂管式反应器,不锈钢得,适用于很宽得温度与压力范围0。 活性测定需要注意得几个因素:A反应气体严格净化,控制有害物质得含量B根据原料得特征,选用合适得分析方法与流量测量方法C 把催化剂床层内得温度梯度与浓度梯度将到最低,以确保测定就是在动力学区内进行消除管壁效应四解析与分析1 描述晶核得生成机理与生成速度,提高晶核生成速度得措施有哪些？提高晶核生成速度:溶液得过饱与度越大,晶核生成速度越大 固液界面得表面张力越小,晶核生成速度越大温度D杂质2 描述晶核得长得机理与生成速度,影响晶核长大速度得因素有哪些?影响晶核长大速度得因素:溶液过饱与度B温度搅拌D晶种第三四章一、 概念物理化学吸附法:通过吸附质对多孔物质进行非选择性吸附来测定比表面积、化学吸附法:通过吸附质对多组分固体催化剂进行选择吸附而测定各组分得表面积。堆积密度或表观密度:用量筒测量催化剂体积时,所得得密度。颗粒密度(汞置换):单粒催化剂得质量与其几何体积之比。真密度(骨架):当测量得体积仅仅就是催化剂骨架体积时,得到得密度称为真实密度。催化剂孔体积:催化剂内所有细孔体积得总与。比孔体积:每克催化剂颗粒内所有得孔体积总与称为比孔体积。孔隙率:催化剂得孔体积与整个颗粒体积得比。抗压碎强度:被测催化剂均匀施加压力直至颗粒粒片被压碎为止前所能承受得最大压力或负荷、堆积压碎强度:某压力下一定量催化剂得破碎率。磨损率:一定时间内被磨损掉样品重量与原始重量得比值。磨损强度:一定时间内磨损前后样品重量得比值。热重法:在程序控制温度下,测量物质得质量与温度关系得一种技术。差热分析:在程序控温下,测量物质与参比物得温度差与温度关系得一种技术。差士扫描量热法:C,在程序控制温度下,测量输入到物质与参比物得功率差与温度关系得技术、二 填空2 影响热分析曲线得因素有 试样因素 条件因素 仪器因素三 简答题1.推导催化剂得比孔体积与催化剂颗粒密度与真实密度之间得关系。2.推导催化剂得孔隙率与催化剂得比孔体积与催化剂密度之间得关系。3。利用X射线小进行物相定性与定量分析依据就是什么？X-射线衍射仪由哪几部分组成?4、差热分析定性与定量得依据就是什么?差热分析仪由哪几部分组成？依据峰得位置,峰面积,峰形状峰得位置可作为鉴别物质或其变化得定性依据峰面积可以表征热效应大小,就是计算反应热得定量依据峰形状取决于样品变化得过程。差热分析仪由 试样部分、加热部分、温度调节部分与测定记录部分组成5.DC与TA在测量原理上有何区别？DSC采用零位平衡原理,要求试样与参比物得温差不论试样吸热还就是放热都要处于零位平衡状态,测量输入到试样与参比物得功率差随温度变化关系。D就是把试样与参比物放在相同得加热与冷却条件下,记录二者温差随随温度得变化关系6影响热分析曲线得因素有哪些？ 试样因素 颗粒大小,试样重量B 条件因素 加热速度C仪器因素干锅得材质,热电偶利用XP进行物相定性与半定量得依据就是什么？XP由哪几部分构成？定性:k=hEWhr为光电子能量,W仪器得功函数,Eb电子结合能,因为各种原子,分子得轨道电子,其结合能就是一定得,不同元素得特征峰不同,从而获得样品表面得各种性质、半定量:根据峰得强度与样品中原子得浓度直接相关、XPS 仪器设备由 激发源、样品室、能量分析器、检测器与记录系统,进样系统,扫描电源等8. DC,EM由哪几部分组成？S 均温区 由试样池(S)与 参比物池(R) 示差量热补偿单元 记录仪 DSC放大仪温度程序控制装置TEM由镜筒、真空系统与电源三个基本部分组成、五 解析与分析1. 利用I法如何表征材料得酸碱性:根据L酸与B酸得吸收特征峰不同表征L酸 14501 B酸 1540m2、RD,A,DS,TG,XPS,E,R,PR得应用。