Die Leistung des Katalysators bestimmt direkt die Effizienz der chemischen Reaktion und die Produktselektivität, während die Synthesemethode die Kernlinie der Regulierung der Katalysatorstruktur und der Verteilung der aktiven Stellen ist. Die Immersionsmethode, die Niederschlagsmethode, die Solol-Gel-Methode und die Hydrothermische Synthese als häufig in der aktuellen Industrie und Forschung verwendete technische Wege basieren jeweils auf ihrem Reaktionsprinzip, um sich an die Vorbereitungsanforderungen verschiedener Arten von Katalysatoren anzupassen. Im Folgenden werden die Kernlogik und die Betriebsmerkmale der vier Methoden demontiert, um genaue Anleitungen für die Entwicklung und Produktion von Katalysatoren zu geben.

Die Immersionsmethode mit der "Trägerflächenlast" als Kernprinzip ist ein Programm für die Vorbereitung eines lastbasierten Katalysators. Sein Wesen besteht darin, die poröse Struktur und Oberflächenadsorption des Trägers (z. B. Aluminiumoxid, Molekülsieb) zu nutzen, um die Lösung der aktiven Komponenten (Metallsalz oder Metalloxid) gleichmäßig in die Oberfläche des Trägers und den Lochkanälen zu adsorbieren, um die Fixierung der aktiven Komponenten nach Trocknung und Braten zu erreichen. Der Betrieb hat die Eigenschaften der "einfachen und effizienten": Einfach eintauchen Sie den Träger nach der Vorbehandlung in die aktive Komponentenlösung, beschleunigen Sie die Adsorption durch Rühren oder Ultraschall, filtrieren Sie die überschüssige Lösung nach dem Abgleich der Adsorption und entfernen Sie anschließend die Feuchtigkeit nach 100-120 ° C trocknen und dann bei 300-800 ° C brennen, um die aktive Komponente in Oxidform umzuwandeln. Diese Methode eignet sich besonders für die Herstellung von Lastkatalysatoren (z. B. Pt/Al₂O3), die eine hohe Wirkstoffauslastung haben und die Belastung durch die Einstellung der Lösungskonzentration genau kontrollieren können und die Kosten für industrielle Anwendungen niedrig sind.

Die Fällungsmethode basiert auf der "Ionen-Co-Fällung", um die Vorbereitung der aktiven Komponenten zu erreichen, wobei der Kern durch die Regelung des pH-Wertes oder die Zugabe von Fällungsmitteln besteht, so dass die aktiven Metallionen in der Lösung schwerlösliche Fällungen bilden, die nach der Behandlung in Katalysatoren umgewandelt werden. Sein Prinzip basiert auf der Differenz in der Löslichkeitsprodukt, wenn das Multiplikat der Konzentration von Metallionen und der Fällstoffkonzentration das Löslichkeitsprodukt übersteigt, erzeugt es Fällstoffe. Der Betrieb ist in zwei Kategorien unterteilt: "Schritt für Schritt" und "Co-Fällung": Erster erreicht die Abfällung verschiedener Komponenten durch segmentierte Regelung des pH-Wertes, geeignet für die Herstellung von Mehrkomponentenkatalysatoren; Letzteres mischt mehrere Metallionienlösungen gleichzeitig mit Fällungsmitteln wie Ammoniak und Natriumcarbonat, um eine gleichmäßige Verteilung der Komponenten sicherzustellen. Nach der Fällung werden Schritte wie Waschen, Entmischen, Filtrieren, Braten und Reduzieren durchgeführt, um schließlich aktive Katalysatorpartikel zu bilden. Diese Methode ist geeignet für die Herstellung von hochaktiven Metalloxidkatalysatoren (wie Cu-Zn-Al-Oxide), aber es kann Probleme mit ungleichmäßiger Komponentenverteilung auftreten, die genaue Kontrolle der Niederschlagtemperatur und der Rührergeschwindigkeit erfordern.

Die Solol-Gel-Methode basiert auf der "Kollodpolymerisierung", die die Bohrstruktur und die Dispersionsfähigkeit des Katalysators präzise reguliert. Das Prinzip besteht darin, Metallalkoholsalz oder anorganisches Salz als Vorläufer zu verwenden, in der Lösung durch Hydrolyse zu erzeugen, um ein Solol (Colloidpartikelstrahlungssystem) zu erzeugen, dann durch die Zusammensetzungsreaktion, um die Koloidpartikel zu einem Gel zu sammeln, und schließlich nach Trocknung, Braten, um die organischen Bestandteile zu entfernen, um den Katalysator der porösen Netzstruktur zu erhalten. Der Schlüssel zum Betrieb liegt in der "Sollstabilitätskontrolle": die Reaktionstemperatur (20-60 °C), der pH-Wert und das Lösungsmittelverhältnis müssen streng reguliert werden, um vorzeitiges Gel oder Niederschlag des Sols zu vermeiden. Der herausragende Vorteil dieser Methode ist die hohe Gleichmäßigkeit der Mischung der Komponenten, die Herstellung von Nanokatalysatoren (wie TiO₂-Photokatalysatoren) und die Erhaltung der katalytisch aktiven Oberfläche durch die Kontrolle der Geltrocknung (wie die superkritische Trocknung) reichhaltige Lochkanäle, aber die Vorläuferkosten sind hoch und die industrielle Anwendung muss die Wirtschaftlichkeit ausgleichen.

Die hydrothermische Synthese verwendet die "Hochtemperatur-Hochdruckwasserumgebung", um die Kristallstruktur des Katalysators zu regulieren, der Kern ist in einem geschlossenen Reaktor, so dass die Vorfahrerlösung unter hydrothermischen Bedingungen von 100-250 ° C und 1-10 MPa die Auflösung und die Schwerkristallisation beschleunigt, um einen Katalysator mit einer spezifischen Kristallform und -form zu bilden. Sein Prinzip basiert auf der Verringerung der dielektrischen Konstante bei hohen Temperaturen und der Verbesserung der Ionenaktivität, die die chemische Reaktionsgeschwindigkeit und das Kristallwachstum fördern. Der Vorläufer und das Lösungsmittel müssen zuerst in den PTFE-Innenreaktor gemischt werden, nach dem Verschließen in den Ofen für mehrere Stunden bis Dutzende Stunden zur Wärmeisolierung gelegt werden, und nach der Abkühlung das Produkt durch Zentrifuge getrennt werden kann. Diese Methode ist besonders geeignet für die Herstellung von Katalysatoren mit spezieller Form (wie Nanostaten, Blütenstrukturkatalysatoren), die kristalline Reinheit ist hoch und keine hohe Temperatur braucht, um mehr aktive Stellen zu erhalten, aber das Reaktorvolumen begrenzt die Mengenproduktion und ist besser für die wissenschaftliche Forschung und die Herstellung kleiner Mengen geeignet.

Die Auswahl der vier großen Synthesemethoden muss die Katalysatoranforderungen festhalten: Kosten- und Skala-Selektions-Immersionsmethode verfolgen, mehrkomponentene Oxid-Selektions-Niederschlagsmethode vorbereiten, die Nanostruktur-Selektion-Solol-Gel-Methode präzise regulieren, spezielle Kristallformen und Form-Selektion-Hydrothermische Synthese anpassen. In praktischen Anwendungen werden die Leistungen häufig durch Kombinationen von Methoden optimiert, wie z. B. die Solol-Gel-Methode in Kombination mit der Immersionsmethode zur Herstellung eines hochdispersen Lastkatalysators.