O desempenho do catalisador determina diretamente a eficiência da reação química e a seletividade do produto, enquanto o método de síntese é o ponto central da regulação da estrutura do catalisador e da distribuição do local ativo. O método de imersão, o método de precipitação, o método de sol-gel e a síntese hidrotérmica são os caminhos técnicos mais usados ​​na indústria e na pesquisa científica atual, cada um com base em seu princípio de reação, adaptando-se às necessidades de preparação de diferentes tipos de catalisadores. Abaixo, o sistema desmonta as características lógicas e operacionais principais dos quatro métodos principais para fornecer orientações precisas para o desenvolvimento e produção de catalisadores.

O método de imersão com a "carga superficial do veículo" como princípio central, é o programa de preparação de catalisadores de carga. Sua essência é usar a estrutura porosa do veículo (por exemplo, óxido de alumínio, tela molecular) e a adsorção da superfície, a solução do componente ativo (sal metálico ou óxido metálico) é uniformemente adsorvida na superfície do veículo e no interior dos orifícios, após secagem e cozimento para obter a fixação do componente ativo. A operação tem características "simples e eficientes": basta mergulhar o veículo pré-tratado na solução do componente ativo, acelerar a adsorção por agitação ou ultra-som, filtrar após o equilíbrio da adsorção para remover a solução excessiva, depois de secar a umidade de 100-120 ° C, e então a torrefação de 300-800 ° C transforma o componente ativo em forma de óxido. Este método é especialmente adequado para a preparação de catalisadores metálicos de carga (como Pt / Al₂O3), com alta utilização de componentes ativos e controle preciso da carga através da regulação da concentração da solução, com baixos custos de aplicação em escala industrial.

O método de precipitação depende da "co-precipitação iónica" para a preparação do componente ativo, o núcleo é ajustando o pH ou adicionando um precipitante para que os íons metálicos ativos na solução formem um precipitado difícil de resolver e depois sejam transformados em catalisador após o tratamento. Seu princípio é baseado na diferença de volume de solubilidade, quando o produto da concentração de íons metálicos e da concentração de precipitante excede o volume de solubilidade, o precipitado é gerado. A operação é dividida em duas categorias de "precipitação passo a passo" e "co-precipitação": a primeira é adequada para a preparação de catalisadores multicomponentes através da regulação de pH por segmentação para a consecutiva precipitação de diferentes componentes; Este último mistura várias soluções de íons metálicos simultaneamente com sedimentantes (como amônia, carbonato de sódio) para garantir a distribuição uniforme dos componentes. Depois da precipitação, são necessárias etapas como lavagem, filtragem, cozimento e redução para formar partículas de catalisador ativo. Este método é adequado para a preparação de catalisadores de óxidos metálicos altamente ativos (como óxidos de Cu-Zn-Al), mas é propenso a problemas de distribuição desigual dos componentes, que exigem um controle preciso da temperatura da precipitação e da taxa de agitação.

O método de sol-gel tem como núcleo a "polimerização colóide", que pode regular com precisão a estrutura dos orifícios e a dispersividade do catalisador. Seu princípio é usar sal de álcool metálico ou sal inorgânico como precursor, na solução através da hidrolise para gerar solóis (sistema de dispersão de partículas colóides), então através da reação de condensação para que as partículas colóides se agrupem para formar géis, e finalmente, após secagem, queimadura para remover os componentes orgânicos, obtendo o catalisador da estrutura de rede porosa. A chave da operação é o "controle da estabilidade do sól": é necessário ajustar rigorosamente a temperatura de reação (20-60 ° C), o pH e a proporção de solventes para evitar gel prematuro do sól ou precipitação. As principais vantagens deste método são a alta uniformidade da mistura dos componentes, a capacidade de preparar um catalisador de nanoescala (como o fotocatalisador TiO₂) e a capacidade de manter um canal de orifício rico através de métodos de secagem em gel controlados (como secagem supercrítica) para aumentar a área de superfície ativa catalítica, mas o custo do precursor é alto e as aplicações industriais precisam equilibrar a economia.

A síntese hidrotérmica utiliza o "ambiente de água de alta temperatura e alta pressão" para regular a estrutura cristalina do catalisador, o núcleo é dentro de um reactor fechado, para que a solução de precursor acelere a dissolução e a cristalização pesada em condições hidrotérmicas de 100-250 ° C e 1-10 MPa, formando um catalisador com um tipo de cristal e uma forma específica. Seu princípio é baseado na redução da constante dielétrica em alta temperatura e na melhoria da atividade iónica, promovendo a taxa de reação química e o crescimento de cristais. Na operação, o precursor e o solvente devem ser misturados primeiro no reator de revestimento de politetrafluoroetileno, depois de selado, colocado no forno para aquecer a temperatura por várias horas a dezenas de horas, após o resfriamento, a separação centrífuga obtém o produto. Este método é especialmente adequado para a preparação de catalisadores com formas especiais (como nanobarras, catalisadores de estrutura floral), com alta pureza cristalina e sem necessidade de torrefação a alta temperatura, pode manter mais locais ativos, mas o volume do reactor limita a produção em lote e é mais adequado para pesquisa científica e preparação de lotes pequenos.

A seleção de quatro principais métodos de síntese deve ser ajustada às necessidades do catalisador: a busca de custos e métodos de imersão de seleção em escala, a preparação de métodos de precipitação de seleção de óxidos multicomponentes, a regulação precisa da seleção de nanoestruturas de métodos de sol-gel, e a personalização de métodos de síntese hidrotérmica de seleção de cristales especiais e formas. Em aplicações práticas, muitas vezes o desempenho é otimizado por meio de combinações de métodos, como o método de sol-gel em combinação com o método de impregnação para preparar um catalisador de carga altamente dispersa.