高效催化剂是催化过程的核心，而催化剂制备是获得高性能催化剂的关键。《固体催化剂制备技术》重点介绍了固体催化剂制备常用方法，包括沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法、模板法等，并以文献为例说明如何通过调节制备条件实现对催化剂性能的调控。此外，还介绍了固体催化剂制备过程中的干燥、煅烧和还原等热处理以及成型方法。最后，以作者课题组的研究为例，介绍如何针对具体的反应设计和制备催化剂。
本书可作为高等学校化学、化工、材料、能源、环境、医药等相关专业高年级本科生、研究生教材，也可作为固体催化剂研究入门者的参考书。
第1章 绪论1
1.1 固体催化剂及其制备的重要性1
1.2 固体催化剂的性能指标3
1.3 制备方法对催化剂性能的影响4
第2章 催化剂制备的基础知识6
2.1 催化剂的物理结构6
2.1.1 催化剂的比表面积、密度和孔结构6
2.1.2 孔的类型9
2.1.3 微球模型中孔径与颗粒的关系9
2.2 催化剂物理结构对催化反应的影响10
2.2.1 孔结构对内表面利用率的影响10
2.2.2 孔结构对选择性的影响13
2.2.3 孔结构对催化剂强度的影响13
2.3 催化剂的化学结构14
2.3.1 主催化剂、助催化剂和载体14
2.3.2 催化剂的活性表面14
2.4 催化剂原料15
2.4.1 原料的选择15
2.4.2 催化剂溶液的制备16
2.4.3 原料的溶解速率16
第3章 沉淀法制备催化剂17
3.1 沉淀的生成17
3.1.1 沉淀剂的选择17
3.1.2 沉淀析出时的pH 17
3.2 沉淀的析出18
3.2.1 溶液的过饱和度18
3.2.2 微小晶粒的溶解度19
3.2.3 晶核的形成20
3.2.4 沉淀粒子的长大22
3.2.5 影响沉淀颗粒尺寸的因素24
3.3 胶凝25
3.3.1 基本概念25
3.3.2 溶胶的形成26
3.3.3 溶胶的稳定性和双电层理论26
3.3.4 溶胶的凝结29
3.3.5 胶凝作用、胶溶作用和触变现象31
3.4 沉淀物的老化32
3.4.1 颗粒长大32
3.4.2 晶型完善与转变33
3.4.3 凝胶的收缩脱水33
3.5 沉淀中杂质的带入及去除33
3.6 沉淀颗粒类型及其性质调控34
3.7 均匀沉淀35
3.8 共沉淀36
3.8.1 共沉淀产物的均匀性36
3.8.2 通过形成复盐化合物实现共沉淀37
3.8.3 超均匀共沉淀37
第4章 浸渍法制备催化剂39
4.1 浸渍法所用的载体40
4.2 载体的浸渍41
4.2.1 载体的润湿现象41
4.2.2 活性组分负载量和浸渍液浓度42
4.2.3 浸渍速度43
4.2.4 多组分浸渍44
4.2.5 活性组分的晶粒度45
4.3 活性组分的浓度分布46
4.3.1 溶质的吸附47
4.3.2 影响活性组分浓度分布的因素47
4.3.3 溶质在载体微孔内的分布48
4.4 吸附法负载活性组分49
4.4.1 静电吸附负载活性组分49
4.4.2 竞争吸附52
4.5 离子交换法负载活性组分54
4.5.1 硅胶上的离子交换54
4.5.2 硅酸铝上的离子交换55
4.5.3 沸石上的离子交换56
4.6 均相配位催化剂的固相化56
4.7 沉淀法与浸渍法的比较57
第5章 溶胶-凝胶法制备催化剂60
5.1 溶胶-凝胶法制备活性氧化铝60
5.1.1 氢氧化铝胶粒的生成和调控61
5.1.2 氧化铝的分类和生成65
5.1.3 氧化铝的孔结构65
5.1.4 氧化铝的表面67
5.2 醇盐水解的溶胶-凝胶法67
5.2.1 溶液化学68
5.2.2 醇盐水解溶胶-凝胶法的特点70
5.3 Pechini 法73
5.3.1 Pechini法的原理73
5.3.2 Pechini法的特点76
5.3.3 Pechini法的影响因素76
5.3.4 与Pechini法相关的其他方法78
第6章 模板法制备催化剂82
6.1 软模板法制备介孔催化剂82
6.1.1 介孔材料的形成机理83
6.1.2 介孔材料的表征86
6.1.3 介孔催化剂的制备87
6.1.4 存在问题及对策90
6.2 硬模板法制备大孔催化剂91
6.2.1 制备流程与材料91
6.2.2 模板制备和前驱体填充93
6.2.3 应用领域96
6.2.4 基础科学问题96
第7章 其他制备方法97
7.1 水热与溶剂热合成法97
7.1.1 水热与溶剂热合成的特点98
7.1.2 反应介质的特点99
7.1.3 反应机理101
7.1.4 水热与溶剂热工艺102
7.1.5 水热法合成分子筛102
7.2 微乳液法104
7.2.1 微乳液104
7.2.2 微乳液法制备纳米粒子105
7.2.3 影响粒径大小的因素106
7.2.4 微乳液法制备催化剂示例106
7.2.5 微乳液技术的特点107
7.2.6 微乳液技术结合模板法制备组合孔结构催化剂载体107
7.3 超临界流体在催化剂制备中的应用109
7.3.1 超临界流体的特点109
7.3.2 超临界干燥110
7.3.3 超临界流体制备超细粒子112
第8章 催化剂热处理114
8.1 干燥114
8.1.1 物料与水分的结合形式114
8.1.2 干燥过程及其变化115
8.1.3 干燥对多孔性物料孔结构的影响116
8.1.4 干燥方式对活性组分分布的影响118
8.1.5 干燥过程中表面张力应用示例118
8.1.6 干燥设备119
8.2 煅烧121
8.2.1 热分解122
8.2.2 再结晶122
8.2.3 晶型转变123
8.2.4 烧结123
8.2.5 固相反应125
8.2.6 焙烧对比表面积和孔结构的影响126
8.2.7 煅烧条件的选择127
8.3 还原128
8.3.1 金属氧化物或氯化物的还原反应128
8.3.2 还原过程中金属微晶的生成机理128
8.3.3 还原过程动力学130
8.3.4 影响还原过程的因素132
8.3.5 还原过程对金属分散度及催化剂强度的影响132
第9章 催化剂成型134
9.1 催化剂颗粒的形状134
9.2 固体粉料的筛分与混合135
9.2.1 固体粉料的筛分135
9.2.2 固体粉料的混合135
9.3 粉末颗粒的聚集及聚集体强度136
9.3.1 粉末颗粒的聚集136
9.3.2 聚集体的强度137
9.4 黏合剂和润滑剂的选择138
9.4.1 黏合剂138
9.4.2 润滑剂138
9.5 成型方法139
9.5.1 压缩成型法139
9.5.2 挤出成型法139
9.5.3 转动造粒法140
9.5.4 喷雾成型法140
9.5.5 油中成型法141
第10 章 固体催化剂设计与制备示例143
10.1 组合孔、整体式催化剂用于制氢系统小型化144
10.1.1 小型化是燃料电池制氢系统面临的关键问题144
10.1.2 组合孔、整体式催化剂用于制氢系统小型化——以CO-PROX为例148
10.1.3 组合孔、整体式催化剂用于制氢系统小型化——催化剂设计的优化153
10.2 核壳结构纳米催化剂的设计与制备新方法——利用光热效应引发界面反应158
10.2.1 核壳结构纳米颗粒和局域表面等离子共振简介158
10.2.2 利用光热效应引发界面反应制备核壳结构纳米催化剂160
10.3 利用钙钛矿型复合氧化物构筑纳米催化团簇163
10.3.1 钙钛矿型复合氧化物简介163
10.3.2 以PTOs为前驱体制备CO甲烷化催化剂164
10.3.3 以PTOs为前驱体制备合成气制低碳醇催化剂168
10.3.4 以PTOs为前驱体构筑纳米金属/双金属/单原子-氧空位催化剂171
参考文献175
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