Klasyfikacja katalizatorów metalowych

Katalizatory metalowe bez nośników i nośników

W zależności od tego, czy aktywne składniki katalizatora są osadzone na nośniku, czy nie:

Katalizator metalowy bez nośnika

Odnosi się do katalizatorów metalowych bez nośnika, które można podzielić na dwa typy: pojedynczy metal i stop w zależności od ich składu. Zwykle stosowany w postaci metalu szkieletowego, metalowej siatki drucianej, proszku metalowego, cząstek metalu, wiórów metalowych i folii z parowania metalu. Katalizator metalowy szkieletu ma na celu wytworzenie stopu z katalitycznie aktywnym metalem i aluminium lub krzemem, a następnie użycie roztworu wodorotlenku sodu do rozpuszczenia aluminium lub krzemu w celu utworzenia szkieletu metalowego. Najczęściej stosowanym katalizatorem szkieletowym w przemyśle jest nikiel szkieletowy, który został wynaleziony przez M. Raneya ze Stanów Zjednoczonych w 1925 roku, dlatego jest również nazywany niklem Raneya. Katalizatory szkieletowe niklowe są szeroko stosowane w reakcjach uwodorniania. Inne katalizatory szkieletowe obejmują kobalt szkieletowy, miedź szkieletową i żelazo szkieletowe. Typowe katalizatory z siatki metalowej to siatka platynowa (patrz zdjęcie) i siatka ze stopu platynowo-rodowego, które są wykorzystywane w procesie amoksydacji w celu wytworzenia kwasu azotowego.

Obsługiwany katalizator metalowy

Katalizator, w którym składnik metaliczny jest osadzony na nośniku, służy do poprawy dyspersji i stabilności termicznej składnika metalicznego tak, aby katalizator miał odpowiednią strukturę porów, kształt i wytrzymałość mechaniczną. Większość katalizatorów metalicznych na nośniku wytwarza się przez impregnację roztworu soli metalu na nośniku i redukcję go po przekształceniu strącania lub rozkładzie termicznym. Jednym z kluczy do przygotowania katalizatorów metalowych na nośniku jest kontrola warunków obróbki cieplnej i redukcji.

Katalizatory jednometalowe i wielometalowe

Zgodnie z aktywnym składnikiem katalizatora klasyfikuje się jeden lub więcej pierwiastków metalicznych:

Katalizator z jednym metalem

Odnosi się do katalizatora zawierającego tylko jeden składnik metaliczny. Na przykład, w katalizatorze reformingu platyny po raz pierwszy zastosowanym w przemyśle w 1949 roku, aktywnym składnikiem jest jednometalowa platyna osadzona na -tlenku glinu zawierającym fluor lub chlor.

Katalizator multimetaliczny

Składniki katalizatora składają się z dwóch lub więcej metali. Na przykład, katalizatory do reformingu platynowo-renowego i inne podwójne (wiele) metali osadzone na tlenku glinu γ zawierającym chlor. Charakteryzują się lepszą wydajnością niż wspomniane katalizatory reformingu zawierające wyłącznie platynę. W tego typu katalizatorze różne metale osadzone na nośniku mogą tworzyć binarne lub wieloelementowe klastry metali, dzięki czemu skuteczna dyspersja składników aktywnych jest znacznie poprawiona. poprawić. Koncepcja związków klastrów metali została po raz pierwszy wyprowadzona ze złożonych katalizatorów. W przypadku zastosowania do katalizatorów ze stałego metalu można uznać, że na powierzchni metalu znajduje się kilka, dziesiątki lub więcej atomów metalu. Od lat 70. XX wieku, w oparciu o tę koncepcję, proponowano model aktywnego centrum skupisk metali w celu wyjaśnienia mechanizmu niektórych reakcji. W przypadku katalizatorów wielometalowych na nośniku i bez nośnika, jeśli stop jest tworzony między składnikami metalowymi, nazywa się to katalizatorem stopowym. Najczęściej badanymi i stosowanymi są katalizatory stopowe dwuskładnikowe, takie jak miedź-nikiel, miedź-pallad, pallad-srebro, pallad-złoty, platynowo-złoty, platynowo-miedziany, platynowo-rodowy itp. Aktywność katalizatora można regulować poprzez dostosowanie składu stopu. Niektóre katalizatory stopowe mają oczywiste różnice w składzie powierzchni i fazy objętościowej. Na przykład, po dodaniu niewielkiej ilości miedzi do katalizatora niklowego, pierwotna struktura powierzchni katalizatora niklowego zmienia się z powodu wzbogacenia powierzchni w miedź, co powoduje uwodornienie etanu. Aktywność lizy gwałtownie spada. Katalizatory stopowe mają zastosowanie w uwodornianiu, odwodornianiu, utlenianiu itp.