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浸漬法一、載體的潤濕和毛細現(xiàn)象**毛細管現(xiàn)象:液體對管壁潤濕時形成凹面(附著能——附著降低能量、放熱)

(5-3)

對于開口毛細管,液體在毛細管中移動時的推動力P為

(5-4)

式中,Pk為毛細壓力,ρ為液體的重度,g為自由落體加速度,l為浸漬深度,β為毛細管彎曲系數(shù)一、載體的潤濕和毛細現(xiàn)象舉例說明毛細壓力是很大的:對于毛細管半徑r=35.7A的硅膠,水對硅膠的界面張力若忽略重力的影響,并假設其完全潤濕,即則液體在毛細管中移動時的推動力,即毛細壓力毛細壓力就是浸漬時將溶液吸入孔內的力一、載體的潤濕和毛細現(xiàn)象浸漬液一般選擇活性組份的易分解的鹽的溶液,如硝酸鹽、銨鹽、有機酸鹽的溶液,去離子水為溶劑或根據(jù)具體需要以醇或其他有機物為溶劑,干燥、焙燒(分解)、還原――得到活性組份金屬。一、載體的潤濕和毛細現(xiàn)象

--浸漬速度下表算出了滲透2mm所需要的時間:表5-6某些載體顆粒的毛細壓力和滲透時間一般是幾分鐘,很少超過30分鐘。但是要使活性組分分布均勻有時需要24小時或更長時間:載體可能吸附溶質,使得孔口處溶質含量高,而孔深處含量低,需要擴散均勻之。另外隨溶液濃度的變化表面張力(滲透的推動力)也可能發(fā)生變化。載體比表面(米2/克)毛細壓力(大氣壓)滲透2毫米的時間(秒)計算值實測值細孔硅膠氧化鋁硅鋁小球50110350130020064021025105——95±20一、載體的潤濕和毛細現(xiàn)象浸漬于載體上的活性組份分為兩部分:其一是吸附于載體表面的活性組份(的水合離子-干燥-燒-催化劑),其二是孔內溶液干燥(…煅燒-催化劑)后留下的活性組份。載體上負載的溶質總量為二者之和“吸附”對均勻分散很重要,否則在干燥過程中溶質組分很容易遷移雖然吸附溶質,但溶劑化了的分子大于孔徑,則孔內無法負載載體不吸附溶質而吸附溶劑,則難以均勻分布載體對溶質、溶劑均不吸附,則為不潤濕,浸漬難以實現(xiàn)(活性組分通過浸漬負載不上去)二、浸漬過程的吸附1、氧化物的等電點懸浮在水溶液中的氧化物粒子能夠極化而帶電,大部分載體氧化物是兩性的,即既能帶正電也能帶負電(與pH值有關)。以S-OH(表面上一般存在著羥基)代表表面吸附位,在酸性介質中:S-OH+H+A-

——S-OH2+

+A-按雙電層理論,粒子帶正電,則在其周圍有帶負電的分散層在堿性介質中:S-OH+B+OH-

——S-O-B++H2O(S-O-吸附了B+)此時粒子帶負電,其周圍有帶正電的分散層(圖5-8)可見pH值對載體粒子的電性很有影響二、浸漬過程的吸附等電點:粒子不帶電時的pH值,對應的狀態(tài)為等電點狀態(tài)。等電點的測定:電泳(不同pH值下)——ξ電位(帶電量)——ξ與pH值的關系――等電點。二、浸漬過程的吸附2、浸漬液的pH值對載體性質的影響影響粒子的吸附性質(圖5-9):

ξ電位硅膠:酸性,等電點很低,但在堿性條件下(pH值>7)才能較多的吸附正離子。(但是在堿性條件下,水合金屬陽離子形成沉淀了――不能吸附浸漬)氫氧化鋁:兩性,等電點為7.5,酸性條件下吸附陰離子,堿性條件下吸附陽離子。二、浸漬過程的吸附3、金屬的絡陽離子和絡陰離子常用的催化劑活性組份的絡合離子:Rh、Pd、Ir、Pt、Au、Os等可形成絡合陰離子M[Cl]xn-

Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt等可以形成絡合陽離子M[(NH3)]xn+發(fā)生吸附的條件:(a)載體顆粒的電性(正、負)←

pH值;(b)溶質離子的種類(陰、陽);(c)絡離子或水合離子往往只在一定的pH值下能存在,所以三者要相合才行。二、浸漬過程的吸附從圖5-9可以得到硅膠和氧化鋁吸附絡離子的條件:硅膠(酸性):(1)pH值>1,最好>7時,粒子帶負電,吸附陽離子;(2)溶質為金屬絡合陽離子。故不吸附PtCl62-——(H2PtCl6)而能吸附Pt(NH3)42+——[Pt(NH3)4Cl2]氫氧化鋁(兩性):pH<8,帶正電,吸附絡合陰離子;或pH值>8,帶負電,吸附絡合陽離子。可以通過靜電吸附將Cu2+浸漬吸附于Al2O3上嗎?二、浸漬過程的吸附具有強吸附性能的活性組分溶質很易被載體吸附,吸附時間短;但是一般吸附在外表面,因此分布不均勻。要得到均勻需要很長時間的解吸——擴散——吸附的過程。有時需要一個月或很多天時間才能得到均勻。

上述是吸附的常見方式,但不是唯一方式二、浸漬過程的吸附化學鍵合法:通過化學鍵將絡合催化劑與高分子支載體相結合制得催化劑,其中的化學鍵可以是離子鍵、配位鍵或σ鍵等。

例:以聚苯乙烯為載體,右圖說明化學鍵合法原理干燥——沉淀物、凝膠脫水干燥導致凝膠收縮(顆粒長大,孔徑變小等):大孔中的水離開,形成液膜,液膜的表面張力使之聚集,破壞孔結構,脫水收縮;然后是較小的孔…然后是再小的孔…干燥——載體浸漬催化劑組分

脫水溶質的遷移,假設溶液濃度較高、溶液遷移速度較快:(1)大孔中和孔口的水先蒸發(fā)同時伴隨溶質結晶析出(2)大孔壁形成液膜(3)液膜蒸發(fā)伴隨較小孔中的溶液向大孔壁遷移,和溶質結晶析出(4)較小孔也形成液膜,溶質在較小孔中結晶析出(5)更小的孔形成液膜,溶質在更小的孔中析出結果:孔口和大孔壁上溶質(活性組分)的含量高。煅燒煅燒:

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