催化剂的制备方法和成型探讨

催化剂的制备方法和成型探讨

王公民1. 2

（1.西安建筑科技大学 陕西 西安 710077；2.西安瑞联近代电子材料有限责任公司 陕西 西安 710077）

摘 要： 在工业领域，催化剂是一种重要的化学制品，不但能够促进化学反应的发生，还能控制化学反应的速率，在工业领域有着重要的应用。对于有些化学反应来讲，如果没有催化剂的介入，将无法正常实现。所以，我们要对催化剂进行深入的了解，对催化剂的原理和制备方法要做全面的研究，保证能够根据工业实际需要制备出相应的催化剂，满足工业生产需要。从目前的研究来看，对于催化剂的制备方法和成型技术已经有着比较完善的方法和工艺，我们要在现有的基础上进行研究和创新，保证催化剂的制备方法和成型能够适应化学工业的发展速度，使催化剂成为工业发展的重要推动力和物质保障。

关键词： 催化剂；制备方法；成型；探讨

中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1210117－01

1 固体催化剂的组成研究

从目前的研究来看，对于固体催化剂而言，其组成主要分为三个部分，即：活性组分、助剂、载体。这三部分构成了催化剂本身，三者缺一不可，这三部分在催化剂中发挥着重要作用。

1.1 催化剂中活性组分

所谓催化剂中的活性组分，主要是指在催化剂中起到催化作用的那部分物质，是催化剂的主体，如果没有活性组分，催化剂就失去了应有的作用。

1.2 催化剂中的助剂

催化剂中的助剂单独来看的话，活性较低，单独在催化剂中很难发生变化和反应，但是助剂与活性组分加入一起之后，会使活性组分的活性增强，进而达到提升催化效果的目的。

1.3 催化剂中的载体

催化剂中的载体主要起到了为活性组分和助剂提供生存地点的作用，使活性组分和助剂能够其中良好的共存，并在发生催化反应时，为活性组分和助剂提供适宜的反应表面。

2 催化剂的制备方法探讨

目前我国对于催化剂的制备方法主要分为8大类，这些制备方法包含了催化剂制备的所有过程，因此我们有必要对这些催化剂的制备方法进行深入的了解和分析。

2.1 催化剂制备方法中的浸渍法

浸渍法主要是将活性组分（液态和气态均可）物质以及助剂，通过浸渍的方法浸入固态的载体的外表面上，使活性组分能够找到有效载体，最终合成催化剂物质。这种方法的好处在于可以直接找到催化剂的载体，省去了成型过程，减少了成本投入。

2.2 催化剂制备方法中的沉淀法

沉淀法主要是利用沉淀的方法将催化剂中的可溶性的组分变成难溶的化合物，并通过一系列的分离、洗涤、干燥等措施提取出来，形成最终的催化剂，这种方法属于物质提取方法的一种，在催化剂的制备方法中比较常见，常用于金属氧化物的提取。

2.3 催化剂制备方法中的混合法

混合法多用于多组分催化剂的制备上，在催化剂的制备过程中，有时候需要多种组分合成在一起才能起到催化的效果，因此我们在制备催化剂的时候，就要将多种组分混合在一起。其方法主要是采取固-液混合或者固-固混合的方式，将多组分催化剂合成在一起。

2.4 催化剂制备方法中的滚涂法

催化剂制备方法中的滚涂法主要是指将活性组分粘浆置于可摇动的容器中，无孔载体小球布于其上，经过一段时间的滚动，活性组分便逐渐粘附在载体表面。为了提高涂布效果，有

时还要添加粘结剂。考虑到活性组分容易剥离，滚涂法已不常用。

2.5 催化剂制备方法中的离子交换法

催化剂制备方法中的离子交换法主要是指在载体选择的时候将离子作为交换剂，使其以反离子的方式进入活性组分，进而将活性组分中的其他离子替换出来，最终制成金属离子催化剂，这种方法目前广泛用于贵金属催化剂的制备。

2.6 催化剂制备方法中的热熔融法

热熔融法主要是指在高温的环境下将多个活性组分融合在一起，并保证混合后的固体和液体氧化物能够具有稳定的性能，能够在催化过程中发挥重要作用。从目前的应用来看，热熔融法主要用于制备一些性能比较特殊的催化剂。

2.7 催化剂制备方法中的锚定法

催化剂制备方法中的锚定法，主要是指利用化学键合的方式将活性组分定位在载体上，使活性组分能够在载体上保持相对稳定的状态，进而提升催化剂的整体性能。目前锚定法主要应用在有机物的催化剂制备中，保证了催化剂的功能得到提升。

2.8 催化剂制备方法中的其他方法

除了上述催化剂制备方法之外，在催化剂的制备过程中，还有微乳液法、溶胶-凝胶（sol-gel）法、超临界技术等三种方法，这三种方法的本质均在于提高催化剂制备的速率，提升了催化剂的品质，进而达到快速有效制备催化剂的目的。

3 催化剂的成型技术分析

对于固体催化剂而言，在制备完成之后，需要根据实际需要选择相应的成型技术。由于催化剂主要应用在化学反应中，而化学反应的过程千差万别，有液态反应的，有固态加热反应的，也有气化喷雾反应的。所以，对于不同的化学反应形式，催化剂的成型也不尽相同。因此，我们在催化剂的成型过程中，要充分考虑到催化剂的应用范围和参与的化学反应方式，根据实际需要选择相应的成型技术，保证催化剂的成型能够满足工业生产需要。从目前催化的成型技术来看，主要分为以下几种方法：

3.1 催化剂的喷雾成型法

由于在某些化学反应中，需要催化剂以喷雾状的形式存在，因此我们在这种催化剂成型的过程中，就要选择喷雾成型法，其技术要点为：将已经制备完毕的催化剂通过高压的喷头，利用干燥塔的环境对催化剂喷雾进行分散，经过干燥塔的风干后形成的雾状凝胶即为所需要的雾状催化剂，通常其直径范围为30～200微米。

3.2 催化剂的油柱成型法

催化剂的油柱成型法主要是指形成液体状态的催化剂，其

（下转第116页）

此控制系统是由上位机发出信号，下位机（主节点）负责接收信号。上位机等主节点接受到信号后，才进行下一个信号信息的传递。每次上位机发出的信号都要进行校验，每个信号的长度为16字节，最后两个字节用于校验。主节点把接受到的信号放在缓存区中，等待校验计算正确后，再进行通信。否则需要上位机重新发送信号。

3.2 载波通信程序设计

我们将硬件电路截取2ms时间进行通信，采用中断的程序响应来进行数据的收发控制。步骤如下：

1）将89C51设成外部中断放开，使期外部中断成为通信是否开始的标志。

2）设置外部中断响应为触发沿响应。

3）设置载波通信的收发方式。当为高电平时，将通信发送状态打开。当为低电平时，将通信接收状态打开。

4 总结与展望

本文设计了一个从节点数小于30的消防照明控制电路，适用于小型的消防照明回路的控制。可以对主从节点的数目进行提高，从而达到通过一个服务器控制整栋楼的消防照明系统，更加地智能化。由于电力线斩波通信技术有极大的潜力，还可以将此技术延伸至智能路灯照明，智能监控等项目中。

图4 消防照明电路

2. 3.1 主结点设计方案

该系统在硬件采取主从控制的结构，能够完成许多功能，主结点不仅要负责信号的接收与控制，还要管理消防照明灯之间信号的转发工作。因为主节点对服务器和从节点都设立了自己的地址。这些地址的存在是为了保证信号能顺利到达各个节点，而且可以一一对应有利于对每个节点进行控制。

2. 3.2 从结点设计方案

在从节点制作智能照明控制器件是由温度传感器、光传感器、数模转换芯片等组成，其工作原理为：用光感器来检测地面光亮度情况，用温度传感器检测灯泡的温度，然后将收集到的信号转换成模拟电信号，再把模拟信号转成数字信号，传输到主节点，从而实现对消防灯的开闭及检测。

参考文献：

[1]张友德、赵志英、涂亮，单片微型机原理、应用与实践[M].上海：复旦大学出版社，2001，1：371.

[2]刘斌、崔晓曼、方箭、刘颖等，电力线通信技术与实践[M].机械工业出版社，2011，3：257.

[3]粟宁、郑福生、杨洪，电力线通信[M].中国电力出版社，2003，12：27.

[4]柳程奕，单片机在市电过零检测并驱动可控硅进行功率调节的应用综述[J].华侨大学学报，2002.

作者简介：

张超（1988-），男，硕士研究生，研究方向：测试计量技术及仪器；陈永明（1962-），男，副教授，硕士生导师。

3 软件设计

控制界面中的程序模块主要包括初始化模块、显示模块、实时信息、键盘模块、载波通信模块等。

3.1 上位机与下位机（主节点）之间的通讯

（上接第117页）

成型方法的要点为：将制备好的催化剂溶液分成两份，按照先后顺序不同分别注入低压喷头，在喷头内部进行混合，形成所需要的溶胶。通过喷头喷出之后催化剂液体分散在被加热的轻油上面或者变压器的油柱之中，经过一段时间的凝结成为水凝胶。

3.3 催化剂的转动成型法

根据固体粉末和粘结剂的毛细管吸力或表面张力凝集成球的原理，把干燥的粉末放在回转着的、倾斜30°～60°的转盘里，喷入雾状粘结剂（例如水），润湿了的局部粉末先粘结为粒度很小的颗粒，称为核。随着转盘的连续运动，核逐渐成长为圆球，符合粒度要求时便从转盘下边沿滚出。

3.4 催化剂的挤条成型法

滤饼或粉末加入适当的粘结剂，经碾压捏和之后便形成塑性良好的泥状粘浆。利用活塞或螺旋迫使浆料通过多孔板，切成几乎等长等径的条形圆柱体或环柱体，经干燥、煅烧便得产品。碾压、捏和常在轮碾机中进行，以获得满意的粘着性能和润湿性能。

3.5 催化剂的压片成型法

将许多粉末物料制成外形一致、大小均匀、机械强度高的片状圆柱体或环柱体。这类成型对于高压、高气速反应特别有利。压片在由钢质冲钉和冲模组成的压片机中进行，所使用的压力必须低于引起冲钉和冲模发生永久形变的极限。在通常的压片

机内，只有莫氏硬度不大于4的几类物料能得到满意的结果。

4 结论

通过本文的分析可知，催化剂在工业领域有着广泛的应用，其制备方法多种多样，我们在催化剂制备的过程中应根据工业生产实际需要进行有针对性的选择，保证催化剂满足工业化学反应要求。另外，我们在催化剂的成型方面，也应该根据实际的化学反应需要将催化剂制成需要的状态，满足工业生产实际要求。

参考文献：

[1]程凯，燃煤电站烟气脱硝SCR催化剂中型工业实验研究[D].山东大学，2011年.

[2]韩栋，铈铬基氨选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究[D].济南大学，2010年.

[3]刘清雅、刘振宇、李成岳，NH_3在选择性催化还原NO过程中的吸附与活化[J].催化学报，2006年，07期.

[4]王琦、王树荣、闫志勇、高翔、骆仲泱、岑可法，燃煤电厂SCR脱硝技术催化剂的特性及进展[J].电站系统工程，2005年，03期.

[5]张颖鹤，低温水煤气变化催化剂的研究进展[J].安徽化工，2006年，05期.