催化剂工程课件

第一章催化剂与催化作用(CatalystandCatalysis)催化剂及催化作用的定义与特性催化反应与催化剂分类催化剂的基本组成催化剂的反应性能对工业催化剂的要求1、催化剂及催化作用的定义与特性定义国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出定义：催化剂—是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化催化作用—催化剂的这种作用为催化作用催化反应—涉及催化剂的反应为催化反应其它定义：催化剂是一种加快热力学上允许的化学反应达到平衡的速率，而在反应过程中自身不被明显消耗的物质催化剂是一种能够改变化学反应速度，而它本身不参与最终产物的物质∆G=∆H-T∆S催化剂的基本特性改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度（催化剂的共性—活性）1/2N2

＋3/2H2NH3E1Na+3Ha吸附脱附能量反应历程E非NH31/2N2+3/2H2E2(NH3)a表面反应

N2+2*2N*KeyH2+2*2H*N*+H*NH*+*NH*+H*NH2*+*NH2*+H*NH3*+*NH3*NH3+*通过改变反应历程，使反应沿一条新的途径进行，此途径是几个基元反应组成，而基元反应活化能都很小，因此反应所需克服的能垒值大大减少Fe催化反应速率非催化反应速率＝3×1013（500℃常压）大型合成氨厂：压力：20-35MPa温度：400-500℃催化剂：Fe-K2O-Al2O3催化剂的基本特性催化剂对反应具有选择性（催化剂的专用性）CH4CH3OH乙二醇Ni二甲醚合成汽油473-573K0.1-2MPaCu-Zn-O,Zn-Cr-O573K10-20MPaCu-Zn及分子筛Rh络合物473-563K50-300MPa493K3MPa473K0.1-3MPaFe,CoCO+H2（合成气）C2H5OHPt/Rh/SiO2573K7MPa专一对某一反应起加速作用的性能为选择性CH3CHO+H2200-250℃CuAl2O3ZnO-Al2O3Cu（活化）350-380℃Al2O3250℃Na400-450℃Cu(COO)2C2H4+H2O(C2H5)2O+H2OC4H9OH+H2OCH2=CH-CH=CH2+H2O+H2C2H5OH甲乙醚乙酸丙酯CH3COOCH2C2H5+H2CH3CH2OCH3+H2+CO同一催化剂，条件不同，产物也不同热反应时生成CO2比生成甲醛的能垒小很多甲醇氧化反应的不同能垒变化示意图催化反应时，生成CO和CO2的能垒明显高于生成甲醛的能垒对产物具有选择性的主要原因是由于催化剂可以显著降低主反应的活化能，而副反应活化能的降低则不明显（甚至增加）CH3OH+O2=CO2+2H2OCH3OH+O2=HCHO+2H2OAgC2H4+½O2CH2---CH2Kp=1.6×106OC2H4+½O2CH3CHOKp=6.3×1013C2H4+3O22CO2+2H2OKp=4.0×10120

AgPdCl2-CuCl2自由能降低最大的反应是否先进行?答：选择性与

G和

Kp无关!催化剂的基本特性只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应只有热力学允许，平衡常数较大的反应加入催化剂才有意义在开发新反应催化剂时，首先应进行热力学分析，看它在给定条件下是否属于热力学上可行的反应△G

＜0△G0=-RTlnK催化剂的基本特性只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置（平衡常数）三聚乙醛解聚（三聚乙醛

乙醛，60.5℃）催化剂催化剂在反应体系中含量达到平衡时的体积增量SO20.028.19SO20.0638.34SO20.0798.20ZnSO42.78.13HCl0.158.15草酸0.528.27磷酸0.548.10平均8.19△G催化=△G非催化推论：加速正反应速率的同时，也必以相同倍数加速逆反应速率能催化正反应的催化剂，也应该能催化逆反应（加氢/脱氢，水合/脱水）K=k正

/k逆用途：缓和条件下初步筛选催化剂（合成氨、甲醇、加氢/脱氢）注意：实际工业上催化正、逆反应，往往选用不同催化剂！对某一催化反应进行正、逆反应的操作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别，这对催化剂可能会产生一些影响。如，反应温度高易引起金属催化剂晶粒变大，导致活性随反应时间延长而迅速下降；反应压力高会引起催化剂表面吸附物种数量增加，导致催化剂活性和选择性发生变化对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变化。如，有机化合物在加氢/脱氢反应中，镍催化剂对加氢是非常活泼的，但对脱氢反应效果较差，这是因为脱氢反应中伴随的有机物积炭副反应会使催化剂迅速失活催化剂的基本特性——小结：改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度催化剂对反应具有选择性只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置催化剂能做什么？催化剂不能做什么？其他基本概念催化作用的体现：给定温度下提高速率；降低达到给定转化率所需温度催化是一个循环过程（催化循环）催化剂用量很少且不消耗化学计量方程式与催化剂量无关，但r∝Mcat参加反应后催化剂有微小变化能量转移使反应加速非催化作用（催化剂是一种物质实体）均相反应溶剂效应非催化作用引发剂非催化剂非催化反应1/T

催化反应logkArrhenius图可测范围CuCuO½O2H2OH2H2+½O2=H2O2、催化反应与催化剂分类催化反应分类：同时具有均相和非均相反应的性质（活性、选择性极其高）反应物和催化剂处于不同相态中（气固、液固、气液固、气液）（存在传质问题）反应物和催化剂处于同一相态中（均为气相或液相）（无传质问题）按催化反应系统物相的均一性进行分类均相催化反应酶催化反应非均相（多相）催化反应反应类别催化剂状态反应物状态实例均相气气NO催化SO2氧化为SO3液液硫酸催化乙酸与乙醇酯化非均相固气负载型钯催化乙炔选择加氢固液Ziegler-Natta催化剂催化丙烯聚合固气+液贵金属催化硝基苯加氢液气PdCl2-CuCl2水溶液催化乙烯与氧气反应成乙醛液体酸碱、可溶性过渡金属化合物（盐类和配合物）按反应类型进行分类反应类型常用催化剂加氢Ni,Pt,Pd,Cu,NiO,MoS2,WS2,Co(CN)63-脱氢Cr2O3,Fe2O3,ZnO,Ni,Pd,Pt氧化V2O3,MoO3,CuO,Co3O4,Ag,Pd,Pt,PdCl2羰基化Co2(CO)8,Ni(CO)4,Fe(CO)6,PdCl(PPh3)3聚合CrO3,MoO2,TiCl4-Al(C2H5)3卤化AlCl3,FeCl3,CuCl2,HgCl2裂解SiO2-Al2O3,SiO2-MgO,沸石分子筛,活性白土水合H2SO4,H3PO4,HgSO4,分子筛,离子交换树脂烷基化，异构化H3PO4/硅藻土,AlCl3,BF3,SiO2-Al2O3,沸石分子筛按反应机理进行分类酸碱型催化反应反应机理：催化剂与反应物分子之间通过电子对的授受而配位，或者发生强烈极化，形成离子型活性中间物种氧化还原型催化反应反应机理：催化剂与反应物分子间通过单个电子转移，形成活性中间物种催化剂分类：按聚集状态分类反应类别催化剂状态反应物状态实例均相气气NO催化SO2氧化为SO3液液硫酸催化乙酸与乙醇酯化固固非均相液气PdCl2-CuCl2水溶液催化乙烯与氧气反应成乙醛固气负载型钯催化乙炔选择加氢固液Ziegler-Natta催化剂催化丙烯聚合固气+液贵金属催化硝基苯加氢固气+固固液+固按催化剂组成及使用功能分类按催化剂制备方式分类BulkcatalystandsupportSupportedcatalyst3、催化剂的基本组成催化剂助催化剂活性组分载体活性组分：金属金属氧化物或硫化物复合氧化物固体酸、碱、盐等主要功能：活性载体：高熔点氧化物硅胶、粘土、活性炭等主要功能：高表面积、多孔性、机械强度、热稳定性、

双功能（附加活性中心）助催化剂：金属、非金属等主要功能：对活性组分/载体改性多相催化中，除用于加氢反应的雷尼Ni等少数单组分催化剂外，大部分都是多组分催化剂！BulkcatalystSupportedcatalyst主催化剂（活性组分，Activecomponents）催化剂的主要成分，起催化作用的根本性物质主剂成分氨合成催化剂：Fe-K2O-Al2O3

Fe为主催化剂使用前：Fe3O4

和FeAl2O4使用时：α-

Fe一种物质组成：乙烯环氧乙烷Ag

多种物质组成：丙烯氨丙烯腈MoO3-Bi2O3协同催化剂（cocatalyst）：活性组分不止一个，且它们单独存在时对反应有一定活性，但当它们结合起来共同催化时，催化活性显著提高也称另一活性组分为共催化剂（与主催化剂同时起催化作用的组分）MoO3-Al2O3脱氢催化剂、石油裂解用SiO2-Al2O3固体酸催化剂助催化剂（助剂，

Promoter

）催化剂的辅助成分，其本身无活性或活性很小，但少量加入，可明显提高催化剂的活性、选择性和稳定性（寿命）等对活性组分改性：结构助催化剂：分隔活性组分细小晶粒，使其不易烧结，提高活

性组分分散度和热稳定性（高熔点、难还原的金属氧化物）氨合成催化剂：Fe-K2O-Al2O3Al2O3

为结构助催化剂（阻止铁烧结）CO中温变换（CO+H2O=CO2+H2）：Fe3O4-Cr2O3Cr2O3为结构助催化剂（阻止铁烧结）合成甲醇催化剂：Cu-ZnO-Al2O3

ZnO为结构助催化剂（阻隔Cu微晶长大）AL2O3ZnOCu表面晶格缺陷是许多氧化物催化剂的活性中心；助催化剂离子与活性组分离子大小相近时，易发生间隙取代，形成表面晶格缺陷电子助催化剂：改变活性组分的电子结构，从而影响反应分子的化学吸

附和反应活化能，提高催化活性和选择性晶格缺陷助催化剂：使活性组分晶面的原子排序无序化，增大晶格缺陷浓度，进而提高催化活性氨合成催化剂：Fe-K2O-Al2O3

K2O为电子助催化剂（过渡元素Fe有d空轨道，电子授体K2O将电子传给Fe，使Fe原子的电子密度增加，改变N≡N的π键合，离解能大大下降）重整催化剂：Pt-Re/Al2O3

Re为电子助催化剂（Re与Pt微晶角、边，台阶上低配位数部位键合，抑制活性组分烧结，减少氢解和结炭）对载体改性：选择性助催化剂（抑制不希望的副反应）提高载体的热稳定性加强载体表面酸性

-Al2O3（表面积大）于700oC时，易转变为-Al2O3（表面积小）；若加入SiO2

或ZrO2

（仅1~2%），就可显著提高相变温度轻油蒸汽转化（CnHm+H2O=CO+H2）：Ni-K2O/Al2O3K2O为选择性助催化剂（中和载体表面酸性，抑制结炭）重整催化剂：Pt-Re/Al2O3

（双功能催化剂）加入氯化物离子（HCl），额外加强载体酸性稀土改性的Y型分子筛：稀土离子为助催化剂，加强载体表面酸性甲醇分解中Cu催化剂活性与各种助剂及含量关系

Ce00.050.100.15助剂在1克原子铜上的克原子数10020406080分解甲醇%AlZnBeZrMn助剂的含量效应（存在最适宜含量）：载体（SupportorCarrier）催化剂活性组分（助剂）的分散剂和支撑体，是负载催化剂活性组分的骨架，通常为具有足够机械强度的多孔性物质通常催化活性随表面积而增加，催化剂希望具有尽可能高的表面积有些催化剂本身就可制成多孔和具有较高的比表面积

例：RaneyNi—多孔和高的表面积

2Ni-Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2+2Ni多数催化剂需借助于载体，把活性组分分散在有高孔隙率的载体颗粒表面上

如：Pt/Al2O3

（Supportedcatalyst）Fe-K2O-Al2O3

（Bulkcatalyst）载体比表面（㎡/g）比孔容（ml/g）载体比表面（㎡/g）比孔容（ml/g）低比表面高比表面刚玉<10.08

-Al2O3100~3000.3~1.2碳化硅<10.4SiO2-Al2O3350~6000.5~0.9浮石<1—铁矾土1500.25硅藻土2~300.5~6.1白土150~2800.3~0.5石棉1~16—氧化镁30~1400.3耐火砖<1—硅胶200~8000.4~4.0

-Al2O3<100.03活性炭500~12000.3~2.0部分常见载体（天然＋人工合成）低比表面载体：由单个小颗粒组成、或为平均孔径大于2000nm的粗孔材料、或为无孔材料对活性组分的活性影响不大热稳定性高常用于高温、强放热反应和部分氧化反应乙烯部分氧化制环氧乙烷：

Ag/α-Al2O3

比表面<10m2/g高比表面载体：表面积100m2/g以上平均孔径小于1000nm为多数多相催化反应所需要催化活性随比表面增加而增加载体的功能：增大活性表面和提供适宜的孔结构（载体最基本的功能）催化剂的宏观结构：比表面、孔结构、孔隙率、孔径分布等，对催化活性和选择性会有很大影响，而这些结构又多是由载体决定的例：粉状Ni、Ag、Pt等必须负载于Al2O3、浮石等上，才能工业应用0.11.010100微晶粒径(nm)1.000.5分散度=NS/NTNSNT负载铂催化剂的分散度与微晶粒径的关系NS：表面上的原子数NT：晶粒中的原子总数负载使活性组分的微晶相互隔开，不易发生烧结和聚集长大，进而可以维持活性组分高分散度（载体为高熔点氧化物）铂粒（0.5-5nm）于400℃一小时聚集成50nm微晶，六个月形成200nm微粒；如负载于氧化铝上，则数年不见铂粒显著变化（Pt熔点Tm

＝1774℃）Hüttig温度(Th)：0.3Tm

晶格表面质点迁移Tammann温度(Tt)：0.5Tm

晶格体相内质点迁移类别氧化物溶点/℃类别氧化物溶点/℃碱性MgO3073两性α-Al2O32318CaO2853TiO22113Ca2SiO42407中性MgAl2O42408BaO2196MgCr2O42300Ca3SiO52173ZnCr2O42173两性ThO22323ZnAl2O42100ZrO22988CaSiO31813CeO22873酸性γ-Al2O32318Cr2O32708SiO21973La2O32588SiO2-Al2O31818高熔点载体增强催化剂的机械强度，使Cat具有一定形状改善催化剂的导热性和热稳定性提供附加活性中心催化剂机械强度与载体的材质、物性及制造方法密切相关。催化剂颗粒形状和大小必须符合工业反应器流体力学需要载体具有较大的热容和良好的导热性，使反应热能迅速传递出（进）去，避免局部过热而引起催化剂烧结，还可避免高温下副反应（满足工业强放/吸热反应的需要）高熔点、低表面载体，一般无催化活性（如α-Al2O3）但对于γ-Al2O3这类载体，其表面有酸性：负效果：结焦等不希望的副反应正效果：重整催化剂

：Pt/Al2O3n-C60n-C6=i-C6=i-C60

-HH++HPtγ-Al2O3PtPt—正构烷烃脱氢、异构烯烃加氢

γ-Al2O3—异构化或环化减少活性组分的含量减少贵金属（Pt、Pd、Ph）用量！金属负载量由反应及工艺条件决定：

0.3%Pt/Al2O3or70%Ni/Al2O3050100

重量%Ni/Al2O3

03060活性表面积（㎡/g催化剂）载体间隔作用50%以下有效！微晶彼此分开微晶聚结长大与活性组分间的溢流现象（Spillover）和强相互作用（SMSI）溢流现象：

在第一相（活性组分）上吸附或产生的活性物种迁移到在相同条件下不可能吸附或产生该活性物种的另一相（载体）表面上

如，氢溢流：氢分子在金属表面吸附并解离成原子态氢，然后迁移到金属氧化物、活性炭、分子筛或其它固体表面上强相互作用（SMSI）：

当金属负载于可还原的金属氧化物载体（如TiO2）上，高温下还原导致催化剂对H2等气体化学吸附能力的下降，进而催化活性降低SMSI原因：

被部分还原的载体，其部分电子传递给金属，进而减少对被吸附气体的化学吸附能力如，H2

在Pt、Pd、Rh等上吸附，载体TiO2等催化剂的表示方法用“/”来区分载体与活性组分（助剂）用“－”来区分各活性组分及助剂如：Ru/Al2O3，Pt-Re/Al2O3，Pd/SiO2，Au/C如：

Pt-Sn/Al2O3，Fe-K2O-Al2O34、催化剂的反应性能反应性能活性选择性稳定性活性催化剂对反应加速的程度，用来衡量催化剂效能大小的指标表示方法：比活性转换频率（Turnoverfrequency）/转换数（Turnovernumber）转化率（一定温度、空速下）时空收率（时空得率）单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数

X（转化率）=（已转化的反应物量/起始的反应物量）×100%一定条件下，单位时间、单位体积（或质量）催化剂上所得目的产物量a=k/S常用催化反应的比速率常数来表示表面比速率常数体积比速率常数质量比速率常数催化剂样品比表面积Scm2/g速率常数kk/gk/cm2铂黑1.7×1033.90.23×10-2铂丝（0.1mm）22.60.0540.24×10-2铂箔6.90.121.74×10-2铂催化剂的活性（二氧化硫催化氧化)表面比速率常数：仅与催化剂化学组成与结构有关，而与表面积无关常用于评选催化剂！选择性指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率表示方法：选择性S选择性因素（选择度s）S（选择性）=[转化为目的产物所消耗的该反应物量/某反应物转化总量]×100%Y（产率）=转化率×选择性s=k1/k2活性和选择性难两全时的评述方法：原料昂贵，产物和副产物分离困难：选择高选择性原料便宜，产物和副产物分离不困难：选择高转化率对工业催化剂来说，注重选择性往往超过对活性的要求！稳定性（寿命）稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况寿命是指在反应条件下维持一定活性和选择性的时间（从开始使用到活性下降到生产不能再用时所经历的时间）稳定期衰老期成熟期ab运转时间催化剂活性寿命曲线催化剂稳定性：热稳定性（活性组分挥发、流失；活性组分烧结或微晶长大，

进而比表面、活性位减少）化学稳定性（稳定的催化剂化学组成和化合状态，活性组分和

助催化剂不产生化学变化）抗污稳定性（催化剂表面积焦、积炭）抗毒稳定性（催化剂对有害物质毒化的抵抗能力）催化剂中毒可逆中毒（再生复活，如采用适宜的气体吹扫脱除吸附毒物）不可逆中毒含硫、氧、氮、砷的化合物、卤素化合物、重金属化合物、金属有机化合物等（来源于原料中杂质或反应副产物）表面活性中心吸附毒物，转化为较稳定的表面化合物，钝化催化活性位催化剂总寿命催化剂活性运转时间催化剂再生催化剂再生催化剂再生催化剂更换反应组成寿命/年甲醇空气氧化制甲醛Fe-Mo氧化物1乙烯氧化制环氧乙烷Ag/载体12二氧化硫氧化制硫酸V2O5/K2SO410乙苯脱氢制苯乙烯Fe氧化物+K+2工业催化剂寿命判断依据：总产量=单位时间产量×运转时间拆换ABB时间产量A好于B不同活性不同寿命的催化剂比较5、对工业催化剂的要求工业固体催化剂的性能指标高活性（含选择性）良好的流体力学传质、传热性质高稳定性高活性比表面高度专一的活性表面适宜孔大小及其分布颗粒大小、形状和密度均匀的流体流动分布较低床层压降高机械强度及其可靠性耐热性（烧结）抗毒性抗污性（积碳）化学稳定性强度抗疲劳性所谓工业催化剂，是强调具有工业生产实际意义，可以用于大规模生产过程的催化剂，有别于一般基础研究用的催化剂流体流动性涉及：流体分布、压力降和扩散效应（传质）催化剂形状Surface-volumeratioMechanicalstrengthPressuredropPore-diffusionresistanceManufacturemethods;costsIrregulargranuleSphereTabletExtrudedcylindricalExtrudedtrilobeRingMinilithWagonwheelCeramicmonolithMetallicmonolithFoamCN-28型转化催化剂催化剂陶瓷微孔吸附陶瓷载体脱砷（脱硫）催化剂氨合成催化剂加氢催化剂整体式催化剂200cpsi400cpsi600cpsi蜂窝陶瓷整体载体反应器类型对催化剂颗粒形状、大小的要求固定床反应器的直径：催化剂粒径=5-10：1

反应器的长度：催化剂粒径=50-100：1

一般，球形：1-

20mm；压片形：2-10mm

无规则颗粒：8-14目至2-4目（1.17-

9.5mm）流化床和浆态床球形颗粒，20-

300μm，一般小于100μm结构化反应器单块结构的整体催化剂：蜂窝陶瓷载体或金属载体，孔道上敷一薄层多孔物质（γ-Al2O3），再载上活性组分（Pt、Ni等)颗粒大小、形状与固定床反应器压力降的关系当量直径：指一个圆球的直径，这个圆球与考察的颗粒具有同样的V/S比值圆球：dp=6V/S圆柱：dp=6V/S=3dl/(2l+d)片形球形条形环形叶片形反应器压力降∆P/atm催化剂颗粒直径/cm导热性能与比热容对于强放热或强吸热反应，催化剂需具有高导热性能，以便降低催化剂颗粒内的温度梯度和催化剂床层的温度梯度。如，用于乙烯氧化为环氧乙烷的催化剂，设计成环行颗粒比球形颗粒，床层有效导热系数增加了70%对于催化裂化催化剂，应具有高比热容，以便于在大的热负荷下运转，因为烧焦放出大量热量，带到裂化反应器中供吸热的裂化反应进行；对于汽车尾气净化催化剂，应具有低比热容，以便催化剂能够快速升温比热容：

使单位质量物体升高一度所需要的热量，J/kg.K机械强度及其稳定催化剂颗粒可能受到的破坏作用储存、运输、反应器装填中的磨损、冲击等床层压降颗粒本身重量流体的冲击反应器加压与卸压流化床和移动床中磨损反应器中升降温、热冲击化学应力机械应力热应力催化剂储存、运输中吸潮反应物种吸附、脱附催化剂强度及其可靠性是工业反应器高效可靠运行的关键因素之一！反应器类型对催化剂机械强度的要求固定床压碎强度（整体）流化床磨损强度（表面）沸腾床压碎、磨损强度结构化反应器涂层材料与蜂窝陶瓷载体或金属载体的结合强度本人有关催化剂机械强度的研究成果：教育部自然科学一等奖天津市优秀博士学位论文奖全国优秀博士学位论文提名奖在AIChEJ.、Chem.Eng.Sci.、Ind.Eng.Chem.Res.、J.Am.Ceram.Soc.等国际期刊上发表论文20余篇AIChEJournal,53(10),2007,2618-2629是该杂志创刊50多年来以中国为第一作者单位发表的第一篇综述论文第二章吸附作用与多相催化多相催化的反应过程吸附作用固体吸附剂的表面模型吸附平衡和吸附等温方程催化剂的表面积和孔结构吸附和催化反应过程中的溢流现象1、多相催化的反应过程多相催化反应步骤外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散（孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附：产物分子自催化剂内表面脱附（孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散孔道中的流动相反应物吸附与脱附产物吸附与脱附表面化学反应催化剂颗粒的内表面ABCD内孔道催化剂颗粒滞流层⑥①②③④⑤气流层⑦外扩散与外扩散系数DE外扩散：反应物分子穿过滞流层的过程通量=DE

（Ch－Cs）（Fick定律）外扩散阻力：气固（或液固）边界的滞流层反应是否受外扩散

影响的判断：外扩散的消除：提高流体流速

（湍流）Ch：均匀气流层中反应物浓度Cs

：反应物在催化剂颗粒外表面的浓度内扩散与内扩散系数DI内扩散：反应物分子穿过催化剂外表面与内孔间的

浓度梯度，到达催化剂内表面的过程通量=DI

（Cs－C）内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度反应是否受内扩散影响的判断：催化剂颗粒减小，催化活性（转化率）是否增加？内扩散的消除：在不降低比表面积的基础上，改变催化剂孔结构

减小催化剂颗粒大小C

：内孔中某定点的反应物分子浓度内扩散的三种类型体相扩散（Bulkdiffusion）努森扩散（Knudsendiffusion）构型扩散（Configurationaldiffusion）大孔（孔径>100nm）内的扩散；分子间的碰撞>>分子与催化剂孔壁间的碰撞；扩散阻力主要来自分子间的碰撞孔径很小（1.5-100nm）或气体浓度很低时的扩散；分子间的碰撞<<分子与催化剂孔壁间的碰撞；扩散阻力主要来自分子与孔壁间的碰撞孔径小于1.5nm的微孔中的扩散，为分子筛孔道内的特有扩散；孔径与分子大小相当（处于同一数量级）；分子大小的微小变化或其空间构型的改变，都会引起扩散系数的显著变化；构型扩散对催化反应速率和选择性影响很大，属于择形催化10001001010.110-410-810-1210-16D(m2/s)Porediameter(nm)BulkdiffusionKnudsendiffusionConfigurationaldiffusion孔径大小对扩散系数的影响CH3OH+效率因子（内表面利用率）η=观测的反应速度/本征反应速率<1η

定量表达了催化剂内表面利用程度（率）η

趋于1时，内表面利用率高、内扩散可忽略、受反应动力学控制（改善催化剂组成和微观结构，可以有效提高催化效率。动力学控制对反应操作条件十分敏感。特别是反应温度和压力对催化反应的影响比对扩散过程的影响大的多）η<<1时，内表面利用率低、内扩散影响显著、受内扩散控制（催化剂活性无法充分显示出来，既使改变催化剂的组成和微观结构，也难以改变催化效率。只有改变操作条件或改善催化剂的颗粒大小和微孔构造，才能提高催化效率）吸附、表面反应、脱附（化学过程）4321反应物化学吸附生成活性中间物活性中间物进行化学反应生成产物吸附的产物经过脱附得到产物催化剂得以复原吸附不能太弱也不能太强吸附不能太强S-SA+B+S-SABA-BS-S产物+S-S反应是通过在表面上吸附态的两种组分A、B相互作用而进行：A+B+SB+SASABS+产物反应是通过吸附态的组分A和气相中的组分B相互作用而进行：2、吸附作用几个概念吸附：气体（或液体）在固体表面上聚集而使得固体表面上气体浓度（或分压）高于气相中该气体浓度（或分压）的现象吸附剂：吸附气体的固体吸附质：被吸附的气体吸附态：吸附质在吸附剂表面吸附后的状态吸附位（中心）：吸附剂表面发生吸附作用的局部位置（催化活性中心）表面活性中间物种：吸附中心和吸附质分子共同构成的表面吸附络合物吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度不随时间改变的状态物理吸附和化学吸附序号性能物理吸附化学吸附1作用力范德华力（无电子转移）化学键力（静电力或共价键力：电子转移或电子对共享）2吸附热4-40kJ/mol；接近凝聚热；放热40-200kJ/mol；接近反应热；放热3吸附态整个分子吸附常为解离吸附（解离为离子或自由基）4可逆性可逆吸附一般不可逆吸附5选择性（专一性）无，只要p/p0

足够大有，吸附剂与吸附质形成化学键时才发生化学吸附6吸附程度单层或多层，以分子密集排列形式遮盖单层吸附（小于满满一层），由吸附剂的结构和吸附质的化学性质决定吸附位7吸附量随温度升高而减少比较复杂，P一定，T升高出现最小、最大值8吸附速率不需活化，速率快，可能受扩散控制一般需活化，吸附速率较慢9吸附温度低温较高温度，与活化能有关10鉴别

电子状态变化极微，只能使原有吸收峰发生某些位移或其强度发生改变电子状态变化，可产生新的特征吸收峰可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫能除去吸附

物种，并且脱附物仍为原物质不可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫不能除去吸附物种、或脱附物不再是原物质化学吸附是多相催化的必要条件多相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催化剂表面上，并且吸附强度要适中化学吸附能够活化反应物分子，形成表面活性中间物种。催化活性与催化剂对一种或几种反应物的化学吸附能力有相关性而，物理吸附力远远小于化学键合涉及的力，因此对分子周围力场无显著影响，进而对分子反应性能无直接贡献但是，物理吸附可增大催化剂表面反应物分子的浓度，从而提高反应速度。并且物理吸附的反应物分子也可以作为补充化学吸附的源泉吸附位能曲线HH

过渡态吸附质分子之位能Ea-△Hc-△HpPDHHNi

NiHC0与表面之距离（nm）EdH2在Ni上的吸附物理吸附曲线P最低点:rNi+rNi·vdw+rH

+rH·vdw=0.32nm物理吸附热Qp=-△Hp化学吸附曲线C离解能DHH=434kJ/molrNi+rH=0.16nm化学吸附热Qc=-△HcEd=Ea+Qc0.5吸附活化能Ea，脱附活化能EdHH

NiNiNiNiNiHHHH

物理吸附氢分子过渡态化学吸附氢原子Ni过渡态：物理吸附贡献：两曲线交点为氢分子从物理吸附转变为化学吸附时的过渡状态实现化学吸附无物理吸附：分子需事先解离（离解能DHH）有物理吸附：可使分子以很低的位能接近固体表面，只需提供形成过渡态所需的最低能量Ea（吸附活化能）

一般Ea<<DHH物理吸附的A2分子，弱化学吸附A原子，强化学吸附的A原子的位能曲线位能与表面的距离物吸A2弱化吸2A强化吸2ADHH12301、物理吸附2、弱化学吸附3、强化学吸附H2在Cu上的吸附双原子分子另一种吸附情况：化学吸附的类型活化吸附：化学吸附时需要外加能量加以活化，在位能图中物理

吸附与化学吸附位能线的交点在零能级以上

（慢化学吸附）非活化吸附：化学吸附时不需要施加能量，在位能图中物理吸附

与化学吸附位能线的交点恰好在零能级

（快化学吸附）00解离吸附：许多分子在催化剂表面上化学吸附时都会产生化学键

的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化

剂表面吸附中心进行电子转移或共享。

如：氢与饱和烃在金属上的吸附均裂：吸附中间物种为自由基（原子）异裂：吸附中间物种为离子基（正、负离子）缔合吸附（非离解吸附）：具有π电子或孤对电子的分子可以不

解离就发生化学吸附如：乙烯在金属上的吸附，碳原子从sp2变成sp3，产生

两个自由价，与金属表面吸附位相作用化学吸附态分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型化学吸附态及化学吸附物种的确定对多相催化理论研究具有重要意义研究方法：红外光谱（IR）、俄歇电子能谱（AES）、

高分辨电子能量损失谱（HREELS）、

低能电子衍射（LEED）、X-射线光电能谱（XPS）、

紫外光电子能谱（UPS）、外观电位能谱（APS）、

场离子发射、质谱闪脱附技术多种吸附态：若氧分子与一个金属原子的吸附中心发生作用，则形成O2-阴离子吸附态，属于分子型；若氧分子吸附在两个相邻的金属原子上，则形成O-阴离子吸附态，属于原子型；若O-继续与相邻金属的吸附中心作用，则形成O2-离子多种吸附态：电中性的氧分子O2和带负电荷的氧离子（O2-，O-，O2-）几种常见物质的吸附态：H2的化学吸附态O2的化学吸附态均裂异裂金属表面：金属氧化物表面：金属表面：金属氧化物：金属表面：分子态吸附，或解离吸附。其分子吸附态有：金属氧化物表面：以σ键结合，属于不可逆吸附CO的化学吸附态烯烃的化学吸附态预吸附氢过渡金属表面：缔合吸附未预吸附氢过渡金属表面：失去部分氢，发生解离吸附金属氧化物：烯烃作为电子给予体吸附在金属氧化物的金属离

子上，属于缔合吸附Pt（100）面Ni（111）面炔烃的化学吸附态金属表面：比烯烃强芳烃的化学吸附态烷基芳烃在酸性氧化物表面化学吸附，形成烷基芳烃正碳离子苯在金属表面化学吸附吸附热积分吸附热微分吸附热初始吸附热不同覆盖度时的吸附位能曲线氢在不同金属膜上吸附热与覆盖度的关系Ed=Ea+Qc

Ea

、Ed

、Qc

表征吸附强弱的参数（吸附热越大，吸附越强）表面能谱图（用于判断表面能量分布均匀与否）3、固体吸附剂的表面模型理想表面模型（Langmuir表面模型）——理想吸附固体表面能量分布均匀吸附分子间无相互作用真实表面模型——真实吸附原有不均匀表面模型（Surfaceheterogeneity）诱导不均匀表面模型（Inducedsurfaceheterogeneity）吸附热不随表面覆盖度变化固体原有表面能量分布是不均匀的。气体首先吸附在能量最高（最活泼）的表面位上，这时形成的吸附键最强，吸附热最大。后来气体分子只能在能量依次下降的表面位上发生吸附固体表面能量分布起初是均匀的，但是吸附分子之间的相互排斥作用会诱导固体表面产生不均匀性。表面覆盖度的增大，吸附分子间的排斥作用加强，从而减弱了吸附键的强度吸附热随覆盖度的增加而下降高浓度位错、缺陷表面的台阶和弯折固体表面不均匀平台台阶弯折固体表面的台阶和弯折台阶上原子周围邻近原子较少邻近原子更少大量邻近原子环绕固体表面不同位置对气体吸附离解的能力是不同的：Ni表面台阶处H2的离解不需要活化；而在平台上则要2-8.4kJ/mol活化能缺位吸附原子4、吸附平衡和吸附等温方程吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度

不随时间改变的状态平衡吸附量：V=f(T,p,gas,solid)V=f(p)

T,gas,solidV=f(p/p0

)

T,gas,solidp/p0：相对压力p0：吸附温度下吸附质的饱和蒸气压吸附等温式（方程）；其图形为吸附等温线吸附等温线（五种基本类型）类型Ⅰ：

微孔（<2nm）材料、物理吸附；化学吸附类型Ⅱ、Ⅲ：

无孔或大孔（>50nm）材料、多分子层物理吸附（类型Ⅲ：吸附质分子间的作用力大于吸附质分子与吸

吸附剂分子间的作用力，因此随着吸附的进行，吸附

得以促进）类型Ⅳ、Ⅴ：

中孔（2-50nm）材料、多分子层物理吸附（高压下，孔中发生毛细管凝聚现象，等温线有滞后环）Langmuir等温式属于类型Ⅰ

BET等温式属于类型ⅡIIIIIIIVVp/p0

1.0amountadsorbed吸附等温式（1）Langmuir等温式——理想吸附（Q与

无关）依据模型：吸附剂表面能量是均匀的吸附的分子之间无相互作用单分子层吸附，一个吸附分子占据一个吸附中心吸附类型吸附反应式吸附等温式一种气体的非解离吸附A+

Aad

b:吸附平衡常数一种气体的解离吸附A2+2

2Aad两种气体的非解离竞争吸附A+

AadB+

Bad一种气体解离，另一种气体非解离的竞争吸附A+

AadB2+2

2Bad竞争吸附：多种气体分子在相同吸附中心上的吸附一种气体的非解离吸附：A+

Aad单分子层饱和吸附量覆盖度与压力平方根相关。这一结论可用来判断气体分子是否发生了解离吸附一种气体的解离吸附：A2+2

2Aadp/V—p

间呈线性关系。这一结论可用来验证吸附系统是否遵循Langmuir等温式largeb(strongadsorp.)smallb(weakadsorp.)moderatebPressureAmountadsorbedmono-layerStrongadsorption:b=ka/kd

>>1

1Weakadsorption:

b=ka/kd

<<1

bp（2）Temkin（焦姆金）等温式——真实吸附

（Q随

增加而线性下降）（3）Freundlich（弗郎得力希）等温式——真实吸附

（Q随

增加而对数下降）N2在铁膜片上的吸附遵从Temkin等温式H2在W粉上的吸附遵从Freundlich等温式（4）BET等温式——多分子层物理吸附基本假设：吸附剂表面是均匀的分子的吸附、脱附不受其它分子的影响吸附剂表面分子与吸附气体分子的作用力为范德华力，被吸附分子与气相分子之间仍有此种力，故可发生多层吸附C：与吸附热有关的常数BET等温式为固体催化剂表面积测定提供了理论基础单分子层饱和吸附量适用条件：C>10，p/p0=0.05-0.35p/p0等温式基本假设数学表达式应用范围LangmuirQ与

无关化学吸附和物理吸附TemkinQ随

增加而线性下降化学吸附FreundlichQ随

增加而对数下降化学吸附和物理吸附BET多层吸附物理吸附各吸附等温式的比较：5、催化剂的表面积和孔结构表面积与活性多相催化反应发生在催化剂表面上。一般，表面积越大，催化活性越高（所以常把催化剂分散在表面积较大的载体上，以获得较高的活性）催化活性与表面积常常不成正比2，3—二甲基丁烷在硅酸铝催化剂上527℃时的裂解反应少数催化剂的活性与表面积成正比关系有催化活性的表面只占总表面的很小一部分。由于制备方法不同，活性中心并不都能均匀分布在表面上，这样一部分表面可能比另一部分表面更活泼。即，活性表面积与总表面积常常不成正比孔结构孔大小分类微孔（<2nm）中（介）孔（2-50nm）大孔（>50nm）110100100010000Porediameter(nm)MicroMesoMacro250N2capillarycondensationHgporosimetry孔结构参数催化剂密度堆积体积空隙体积孔隙体积骨架体积表观密度（堆密度）：颗粒密度（假密度）：骨架密度（真密度）：振动法测定汞置换法测定氦置换法测定孔结构参数比孔容孔隙率平均孔半径孔径分布部分常见载体的孔结构参数6、吸附和催化反应过程中的溢流现象溢流现象（Spilloverphenomena）1964年，Khoobiar发现催化剂Pt/Al2O3与WO3机械混合后，即使在室温下也可将WO3还原成HxWO31996年，Delmon发现当NiO与Pt、Pd机械混合后，NiO的还原速率大大加快1967年，Kuriacore观察到Pt的存在能促进GeH4的分解上述实验事实中，活性物种都是在金属Pt或Pd上产生的。这说明，表面吸附物种在不同性质固体表面上发生了迁移：氢分子在金属表面吸附并解离成原子态氢，然后迁移到金属氧化物、活性炭、分子筛或其它固体表面上，并与氢的接受体形成新键（氢溢流）溢流定义1983年，第一届溢流国际学术研讨会（ICSPI）：在第一相上吸附或产生的活性物种迁移到在相同条件下不可能吸附或产生该活性物种的另一相表面上1989年，第二届国际溢流会议：一定条件下形成或存在于一种固相表面的活性物种，不经脱附过程进入气相而向同样条件下不能直接形成或本来不存在该活性物种的另一种固相表面上的迁移溢流物种：可移动的表面活性物种（H、O、CO、NO等）给体（活化相）：释放溢流物种的固相

（活化溢流物种前驱物，产生溢流作用）受体：接受溢流物种的固相反溢流：溢流物种从受体相上再返回给体相次级溢流：受体有时也可作给体向第三固相转移溢流溢流的相关过程双原子分子在第一相上化学吸附并活化，然后溢流到在相同条件下不可能吸附和活化该物种的第二相上溢流物种与第一相表面发生化学键断裂（吸热）、与接受体表面形成新的化学键（放热）部分解离、不解离的物种也可发生溢流溢流不仅可发生在金属与氧化物之间、也可发生在金属与金属、氧化物与氧化物、氧化物与金属之间溢流物种及溢流形式大多数金属催化剂都是负载于大比表面积的金属氧化物、活性炭或分子筛上（如，Pt/-Al2O3）氢分子在金属氧化物表面不易吸附和解离，但在第Ⅷ族金属表面上，即使在室温条件下也很容易吸附和解离氢分子在金属表面吸附并解离成原子态氢，然后迁移到金属氧化物、活性炭、分子筛或其它固体表面上，并与氢的接受体形成新键氢溢流：氧化铝水合物经焙烧脱水，形成L酸中心和L碱中心：OHOHOH

OHHO—Al—OH

+HO—Al—OH+…—O—Al—O—Al—O—

O－

—O—Al—O—Al—O—L碱位－H2O－H2OL酸位a：显示溢流峰的原始TPDb：催化剂经高温处理后的TPDc：a和b两种TPD信号的差谱Pt/Al2O3上的H2-TPD高温使氧化铝表面上多数羟基脱掉（形成酸、碱中心），而表面羟基起着稳定溢流的作用载体吸附H的脱附峰（溢流峰）机械混合的C和Pt/C催化剂在298K时CO和H2

的化学吸附量单位Pt/C催化剂的CO吸附量随着催化剂稀释而降低，可见CO吸附量与催化剂中Pt含量成正比H2

吸附量随催化剂中Pt含量减少而增加，说明大多数原子态H以溢流形式吸附在活性炭的表面上Pt含量大小与氢溢流一样，其它原子态物种（O）、分子态物种（CO、NO）也可发生溢流现象（但基础认识较浅）很多氧化反应中存在氧溢流氧溢流能够清除催化剂表面的积炭氧溢流：许多金属不能直接吸附和活化H2和O2，但原子态的H或O可吸附在其表面上。通过溢流，原子态物种就可以溢流到原来不能直接吸附它的金属表面上小部分被Cu覆盖的Ru或Re催化剂：H2

吸附量随Cu覆盖度降低而减小（低温下Cu不吸附H2

）吸附物种在金属与金属间的溢流：溢流产生的催化作用催化剂载体一般不能化学吸附和活化反应物（无催化活性）。但一定条件下反应物种的溢流就有可能在载体表面诱导催化活性溢流物种与载体（受体）表面反应，从而改变其吸附性能和催化活性氢溢流产生的加氢活性：如，氧化铝和氧化硅都不能吸附H2和乙烯，因此对烯烃加氢反应是惰性的。但一定条件下，从活性组分金属上溢流来的H就能使氧化铝和氧化硅具有烯烃加氢活性溢流H参与的表面羟基脱除产生活性位高温加热脱除羟基不产生活性位（羟基缩合过程）氧溢流产生的催化活性：和溢流H能活化催化剂载体一样，溢流O也可以活化载体氧化物如，经溢流O活化的Pt/Al2O3催化剂的乙烯加氢活性显著高于不经溢流O活化的该催化剂小结：溢流不仅能提高吸附量，而且能参与固体气化反应，产生具有催化活性的活性位，并与吸附物种反应等工业催化过程中的溢流现象原油精制（催化重整）：双功能催化剂Pt-Re/Al2O3n-C60n-C6=i-C6=i-C60

-HH++HPtγ-Al2O3PtPt—正构烷烃脱氢、异构烯烃加氢

γ-Al2O3—异构化或环化溢流H和溢流O在清除催化剂结炭上起着重要作用：重整反应过程中，溢流H能够使结炭速率大大减缓；催化剂再生过程中，结炭可由溢流O除去选择氧化：溢流O促进烃类选择氧化甲醇合成：溢流H从Cu溢流到ZnO表面环境催化：溢流O从贵金属溢流到CeO2

（储放氧功能）第三章催化剂的制备Bulkcatalystsandsupports（一体化催化剂）沉淀法溶胶－凝胶法微乳化制备技术熔融法（fusedcatalysts）混合法Supportedcatalysts（负载型催化剂）浸渍法离子交换法沉积沉淀法催化剂的成型1、沉淀法在金属盐溶液中加入沉淀剂，生成难溶金属盐或金属水合氧化物，从溶液中沉淀出来，再经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体——广泛用于制备高含量的非贵金属、（非）金属氧化物催化剂或催化剂载体沉淀法的生产流程形成沉淀的条件溶液过饱和溶质的过饱和浓度溶质的饱和浓度溶液的过饱和度只有过饱和溶液才能形成沉淀？溶液中析出晶核是一个由无到有生成新相的过程，溶质分子必须有足够的能量克服液固相界面的阻力，碰撞凝聚成晶核同时，为了使从溶液中生成的晶核长大成晶体，也必须有一定的浓度差作为扩散推动力临界过饱和度：开始析出沉淀时的过饱和度沉淀过程晶核的生成—溶液达到一定的过饱和度，固相生成速率大于固相

溶解速率，（诱导期后）瞬间生成大量晶核单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数晶核生成速率：S

N

晶核的长大—溶质分子在溶液中扩散到晶核表面，并按一定的晶格

定向排列，使晶核长大成为晶体—类似于“带有化学反应的传质过程”扩散：溶质分子扩散通过液固界面的滞流层表面反应：分子或离子定向排列进入晶格单位时间内沉积的固体量晶核长大速率：S

dm/dt

过饱和度（S=C/C*）与时间（t）的关系C/C*t晶核生成数目（n）与时间（t）的关系晶核长大的总体积（V）与时间（t）的关系tVnt诱导期晶核生成速率>>晶核长大速率：离子很快聚集成大量晶核，溶液的过饱和度迅速下降，溶液中没有更多的离子聚集到晶核上，于是晶核就迅速聚集成细小的无定形颗粒，得到非晶形沉淀，甚至是胶体晶核长大速率>>晶核生成速率：溶液中最初形成的晶核不多，有较多的离子以晶核为中心，按一定的晶格定向排列而成为颗粒较大的晶形沉淀沉淀类型金属盐类和沉淀剂的选择金属盐类的选择沉淀剂的选择选择原则：不能引入有害杂质

—沉淀剂要易分解挥发沉淀剂溶解度要大

—提高阴离子的浓度，沉淀完全；被沉淀物吸附量少，易洗涤除去沉淀物溶解度要小

—沉淀完全，适用于Cu、Ni、Ag、Mo等较贵金属沉淀要易过滤和洗涤

—尽量选用能形成晶形沉淀的沉淀剂（盐类）沉淀剂必须无毒硝酸盐—非贵金属盐的首选硫酸盐、有机酸盐常用沉淀剂：碱类：氨水、NaOH、KOH碳酸盐：(NH4)2CO3、Na2CO3、CO2有机酸：CH3COOH、H2C2O4、CH3COONH4、(NH4)2C2O4影响沉淀的因素溶液的浓度晶核生成速率：晶核长大速率：生成速率或长大速率溶液过饱和度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小结论：晶形沉淀应在稀溶液中进行（稀溶液中更有利于晶核长大）过饱和度不太大时（S=1.5-2.0）可得到完整结晶过饱和度较大时，结晶速率很快，易产生错位和晶格缺陷，但也易包藏杂质、晶粒较小沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓非晶形沉淀应在较浓溶液中进行，沉淀剂应在搅拌下迅速加入温度结论：晶核生成速率、长大速率存在极大值（晶核生成速率最大时的温度比晶核长大速率最大时的温度低得多）低温有利于晶核生成，不利于晶核长大，一般得到细小颗粒晶形沉淀应在较热溶液中进行，并且热溶液中沉淀吸附杂质少、沉淀时间短（一般70-80oC）生成速率或长大速率温度晶体大小晶核生成速率晶核长大速率晶体颗粒大小pH值同一物质在不同pH值下沉淀可能得到不同的晶形多组分金属盐的共沉淀，pH值的变化会引起先后沉淀Al3++OH－Al2O3·mH2O无定形胶体α-Al2O3·H2O针状胶体β-Al2O3·nH2O球状晶体pH=9pH>10pH<7为了保证沉淀颗粒的均一性、均匀性，pH值必须保持相对稳定加料方式顺加法：沉淀剂加入到金属盐溶液中逆加法：金属盐溶液加入到沉淀剂中并加法：金属盐溶液和沉淀剂按比例同时并流加到沉淀槽中pH

多组分先后沉淀

沉淀不均匀pH

多组分同时沉淀

沉淀均匀pH稳定

多组分同时沉淀

沉淀均匀搅拌强度沉淀时搅拌是必需的搅拌强度大，液体分布均匀，但沉淀粒子可能被搅拌浆打碎；搅拌强度小，液体不能混合均匀晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢加入，以免局部过浓非晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下迅速加入沉淀影响因素复杂。在实际操作中，应根据催化剂性能对结构的不同要求，选择合适的沉淀条件，控制沉淀的类型和晶粒大小，以便得到预定的结构和理想的催化性能——沉淀法制备催化剂的研究重点沉淀法的分类单组分沉淀法溶液中只有一种金属盐与沉淀剂作用，形成单一组分沉淀物（用于制备单组分催化剂或载体）例：氧化铝的制备

酸法：Al3++OH-

Al2O3·nH2O

碱法：AlO2-+H3O+

Al2O3·nH2O

注意：对于两性物质，pH过高，沉淀会重新溶解氨水作沉淀剂时，氨浓度过高形成配离子，沉淀溶解(NH4)2CO3、Na2CO3作沉淀剂时，可能生成碳酸盐、氢氧化物、碱式碳酸盐沉淀（多组分）共沉淀法将含有两种或两种以上金属盐的混合溶液与一种沉淀剂作用，形成多组分沉淀物（用于制备多组分催化剂）优点：分散性和均匀性好（优于混合法）注意：各金属盐、沉淀剂浓度、介质pH值、加料方式等条件件必须满足各个组分同时沉淀的要求Na2CO3作沉淀剂时，多组分可能生成复盐沉淀

如，Na2CO3共沉淀硝酸铜与硝酸