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浅谈工业气相氧化催化剂制备方法

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摘要:氧化催化剂的制备方法,概括地说与一般固体催化剂制备方法没有什么差异。从一些专利看到的工业催化剂的制备方法,其制备上艺相当复杂,看起来,各种催化剂的制备方法极为杂乱,这是由于想要研制一个对某一反应最为有利的催化剂而引起的。看起来制备方法繁多,可是在类似前反应中,用类似的制备方法多数是有效的。有一些实......

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  氧化催化剂的制备方法,概括地说与一般固体催化剂制备方法没有什么差异。从一些专利看到的工业催化剂的制备方法,其制备上艺相当复杂,看起来,各种催化剂的制备方法极为杂乱,这是由于想要研制一个对某一反应最为有利的催化剂而引起的。但其中还有很多通用部分。看起来制备方法繁多,可是在类似前反应中,用类似的制备方法多数是有效的。然而也有未必完全如此。有一些实际情况可证明这一看法,较好的例子如:丙烯氧化制取丙烯醛所用的催化剂,其组成和方法基本上与异丁烯氧化制取甲基丙烯醛所用的催化剂通用,然而,用于丙烯醛氧化制取丙烯酸的催化剂,其组成和制备方法却不能与甲基丙烯醛氧化制取甲基丙烯一样,反之对甲基丙烯醛氧化有效的催化剂(甲基丙烯酸效率高),将它的组成和制备方法用丁丙烯醛的氧化,没有显示出什么好的结果。如果查明原因,或许是本应如此。
  前多数情况是,催化剂的开发优先于研究催化剂的作用机理,所以目前是类似的反应采用类似的催化剂制备方法,而不同反应则采取不同的制备方法,从这两种观点来进行研究。
  首先是氧化催化剂要采用什么元素,除了银以及铂外,这些元素部是以氧化态使用的,基本上不单独使用,而是多与其他元素组配成二元或二元以上组分使用。氧化物中除了碱金属明显地不能作为催化剂之外,有20多种元素大体上都能制成这种气氧化反应催化剂。应该省略出现频率比较少锌等这几种元素,到目前为止在这种氧化反应中未起重要作用。但不能说将来也不起作用。出现频率最高的是钒,其次是钼、钨、铁、钴,镍。钨与钼同属于ⅥB族,性质也相似,而钨没有象钼那样的升华性质,所以多以钨代替钼。作为能形成阳离子的金属召得最多的是第Ⅷ族第四周期的元素。
  氧化催化剂虽有不用担体的,但多数是担载在担体上使用。三趋催化剂的担体几乎都可以使用。只是与氧起反应的物质,例如活性炭,只能用于非常特珠低温下的氧化反应(据专塑对氧安定的石墨的例子)。使用的担体主要有:硅胶、粘上、铝矾上、氟镁石、石棉、钢铝石,碳化硅、浮石、氧化籼寺等。担体在工业上很重要,例如将氟镁石担体改为使用熔钛时,其他条件不变。
  催化剂制备方法的要点,在于将适用于该反应的元素组合和硅定担体,以及把元素和担体制成实用的催化刑。文献只简单地提到怎样在担体上担载金属,如何成形为合适出颗粒,在空气中于500℃焙烧等。而实际上要求在高温下不刊层,还要具有相当的机械强度,不粉碎,而且作为催化剂,为了能最大限度地发挥其性能,要根据所用元素、担体及反应条件多方面考虑。还有在空气中加500℃焙烧时,催化剂性能还不能到焙烧炉的形式、通入空气的速度、从常温升到500℃的升温方式、在500℃的处理时间等所影响。这些方面难以统一论述,只能对各个催化剂分别讨论。

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作者: 2010-10-3
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