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《固體催化劑制備方法及計算化學在催化劑研究中的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、固體催化劑制備方法及計算化學在催化劑研究中的應用摘要：固體催化劑制備技術是催化劑研發(fā)的一個重要方向。綜述了近年來幾種固體催化劑常規(guī)制備方法，包括溶膠－凝膠法、微波法、微乳液法、等離子體技術、超臨界流體法、生物還原法等方法。在文中還介紹了計算化學在催化劑研究中的相關應用。關鍵詞：固體催化劑制備方法計算化學進展催化劑曾稱觸媒，是一類改變化學反應速度而在反應中自身并不消耗的物質。催化劑在現(xiàn)代化學工業(yè)、石油化工、能源、制藥和環(huán)境保護中起著非常重要的作用，從大規(guī)模的石油化工生產(chǎn)到精細的高分子化工、制藥過程
2、，絕大部分的化學反應過程都需要催化劑的參與，因此，催化科學技術與國家經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護和人民生活改善緊密相關。一、固體催化劑制備方法介紹催化科學技術領域的研究包括了新催化過程和新催化劑的開發(fā)、催化劑性能的改進、催化劑制備方法的改進和開發(fā)、催化劑表征技術的開發(fā)等眾多方向。固體催化劑制備方法的研究開發(fā)作為催化劑制備技術研究中重要的方向之一，一直以來都備受國內外科研人員的重視，近年來不斷有新的研究成果問世。本文通過對近年來國內外相關文獻的查閱和歸納總結，對溶膠－凝膠法、微波法、微乳液法、等離子體技術、
3、超臨界流體法等幾種關注度較高的固體催化劑常規(guī)制備方法的研究進展進行了概述。1、溶膠-凝膠法溶膠－凝膠法又稱膠體化學法，是指金屬化合物(無機或有機)經(jīng)過溶液、溶膠和凝膠而固化，再經(jīng)過熱處理而形成氧化物或其他固體化合物的方法。采用溶膠凝膠法可以使無定形或介態(tài)的氧化物達到分子級混合，活性組分(金屬或金屬氧化物)能夠有效地嵌入網(wǎng)狀結構，不易受到外界影響而聚合長大，有利于提高催化劑的穩(wěn)定性和分散性。圖1溶膠凝膠法制備催化劑的工藝流程簡圖目前，溶膠－凝膠法已經(jīng)在催化劑制備領域獲得了大量的研究和應用，但也仍存
4、在制備成本較高、工藝過程較長、凝膠后處理條件對制品影響較大以及一些工藝原料可能對人體及環(huán)境有害等缺點，如何進一步改良溶膠－凝膠技術，克服上述的缺點，擴大其工業(yè)應用范圍也是今后研究的重點之一。2、微波法20個世紀80年代以來，微波技術在催化領域中的應用獲得了較快發(fā)展，經(jīng)過多年的研究開發(fā)，微波法已成為了催化劑制備和活化的一種重要新方法。目前，微波法在催化劑制備方面的主要應用有：①分子篩的合成；②在催化劑載體上負載活性組分；③載體的改性及新材料的合成。以上各應用在此不再贅述。目前，微波促進化學反應機理
5、方面的研究還很欠缺，如微波在催化劑或催化劑載體的制備過程中，微波是否僅存在致熱效應，還是存在著更為復雜的非熱效應，其相應的機理是怎么樣的，都還未有定論，需要做更深入的研究。3、微乳液法微乳液是由水、油、表面活性劑及助表面活性劑等組分在適當配比下自發(fā)生成的一種外觀透明、低黏度的熱力學穩(wěn)定體系。微乳液具有表面張力超低、質點粒徑小(10~100nm)、熱力學穩(wěn)定性好、增溶量大、各向同性等特點，可將類型廣泛的各種物質增溶到其中某一相，因此，可作為各種反應的介質。微乳液的結構類型有3種，即水包油型、油包水
6、型和油水雙連續(xù)型。近年來還開發(fā)了含有離子液體或超臨界物質的新型微乳體系。制備納米催化劑所用的微乳體系一般采用油包水型。微乳液的質點粒徑小(10~100nm)的特點為制備設計大小及形狀可控的納米粒子提供了條件。微乳液中的微團體系是動態(tài)的，質點象分子一樣不停運動，不同質點碰撞后連接成一體，進行物質交換后在表面活性劑的作用下又重新分散，此時，微團內包含的反應物相互混合發(fā)生化學反應。體系中的水核可以認為是一種“微反應器”或“納米反應器”，提供適合的環(huán)境控制微粒的成核及生長。在微粒后期的生長過程中，表面活
7、性劑能夠有效阻止生成的納米微粒發(fā)生團聚。采用微乳液法制備金屬納米粒子可以有效控制顆粒大小，并且制得的粒子尺寸均勻，催化性能良好。采用微乳液法制備金屬氧化物催化劑，研究較多的是TiO2及其復合氧化物的制備【14-15】。同時，其他金屬氧化物催化劑也可以使用微乳液法制備。微乳液法具有廣泛適應性，對制備的粒子大小具有良好的可控性，為納米催化劑的制備提供了一種優(yōu)良的方法。應用微乳液法可以制備類型多樣、性能優(yōu)良的催化劑。目前，微乳理論知識尚不完善，制備過程中的影響因素較多，大多只能通過經(jīng)驗來控制，微乳體系
8、內的反應機理和反應動力學等問題還有待于深入的研究。4、等離子體技術等離子體是電子、離子、原子(基態(tài)或激發(fā)態(tài))、分子(基態(tài)或激發(fā)態(tài))和自由基等粒子組成的集合體，常被視為物質的第四種存在狀態(tài)。國內外對利用等離子體制備催化劑進行了廣泛深入的研究，取得了良好的成果。等離子體在催化劑制備中的應用主要有兩個方面：(1)利用等離子體合成或等離子體噴涂技術直接制備催化劑。(2)在常規(guī)催化劑制備的基礎上，利用等離子體技術對催化劑進行表面改性。具體過程如下【20】：使用浸漬法將活性金屬負載到載體上，然后進行干燥，之
