Metāla katalizatoru klasifikācija

Neatbalstīti un atbalstīti metāla katalizatori

Atkarībā no tā, vai katalizatora aktīvās sastāvdaļas ir vai nav atbalstītas uz nesēja:

Neatbalstīts metāla katalizators

Attiecas uz metāla katalizatoriem bez nesēja, kurus var iedalīt divos veidos: viens metāls un sakausējums pēc to sastāva. Parasti izmanto karkasa metāla, metāla stiepļu sieta, metāla pulvera, metāla daļiņu, metāla skaidu un metāla iztvaikošanas plēves veidā. Karkasa metāla katalizatoram ir jāizveido sakausējums ar katalītiski aktīvu metālu un alumīniju vai silīciju un pēc tam jāizmanto nātrija hidroksīda šķīdums, lai izšķīdinātu alumīniju vai silīciju, veidojot metāla karkasu. Rūpniecībā visbiežāk izmantotais skeleta katalizators ir skeleta niķelis, ko 1925. gadā izgudroja M. Reinijs no ASV, tāpēc to sauc arī par Renija niķeli. Skeleta niķeļa katalizatorus plaši izmanto hidrogenēšanas reakcijās. Citi karkasa katalizatori ietver karkasa kobaltu, karkasa varu un karkasa dzelzi. Tipiski metāla stiepļu sieta katalizatori ir platīna sieta (skat. attēlu) un platīna-rodija sakausējuma sieta, ko izmanto ammoksidācijas procesā, lai iegūtu slāpekļskābi.

Atbalstīts metāla katalizators

Katalizators, kurā metāla komponents ir atbalstīts uz nesēja, tiek izmantots, lai uzlabotu metāla komponenta dispersiju un termisko stabilitāti, lai katalizatoram būtu piemērota poru struktūra, forma un mehāniskā izturība. Lielāko daļu metāla katalizatoru sagatavo, piesūcinot metāla sāls šķīdumu uz nesēja un samazinot to pēc nokrišņu transformācijas vai termiskās sadalīšanās. Viena no atslēgām uz nesošo metālu katalizatoru sagatavošanā ir termiskās apstrādes un reducēšanas apstākļu kontrole.

Viena metāla un vairāku metālu katalizatori

Atbilstoši katalizatoram aktīvā sastāvdaļa ir viena vai vairāku metāla elementu klasifikācija:

Viens metāla katalizators

Attiecas uz katalizatoru ar tikai vienu metāla sastāvdaļu. Piemēram, platīna riforminga katalizatorā, kas pirmo reizi tika izmantots rūpniecībā 1949. gadā, aktīvā sastāvdaļa ir viens metāla platīns, kas atbalstīts uz η-alumīnija oksīda, kas satur fluoru vai hloru.

Multimetāla katalizators

Katalizatora sastāvdaļas sastāv no diviem vai vairākiem metāliem. Piemēram, platīna-rēnija un citi dubulti (vairāki) metālu riforminga katalizatori, kas balstīti uz hloru saturošu γ-alumīnija oksīdu. Tiem ir labāka veiktspēja nekā iepriekš minētajiem riforminga katalizatoriem, kas satur tikai platīnu. Šāda veida katalizatorā dažādi metāli, kas atrodas uz nesēja, var veidot bināras vai daudzelementu metālu kopas, tādējādi ievērojami uzlabojot aktīvo komponentu izkliedi. uzlabot. Metālu klasteru savienojumu jēdziens vispirms tika atvasināts no sarežģītiem katalizatoriem. Lietojot uz cieto metālu katalizatoriem, var uzskatīt, ka uz metāla virsmas ir sagrupēti vairāki, desmitiem vai vairāk metāla atomu. Kopš 1970. gadiem, pamatojoties uz šo koncepciju, dažu reakciju mehānisma izskaidrošanai tiek piedāvāts metālu kopu aktīvā centra modelis. Multimetālu katalizatoros ar nesēju un bez balsta, ja starp metāla sastāvdaļām veidojas sakausējums, to sauc par sakausējuma katalizatoru. Visvairāk izpētītie un pielietotie ir bināro sakausējumu katalizatori, piemēram, vara-niķeļa, vara-pallādija, pallādija-sudraba, pallādija-zelta, platīna-zelta, platīna-vara, platīna-rodija uc Katalizatora aktivitāti var regulēt. pielāgojot sakausējuma sastāvu. Dažiem sakausējumu katalizatoriem ir acīmredzamas atšķirības virsmas un tilpuma fāzes sastāvā. Piemēram, pēc neliela daudzuma vara pievienošanas niķeļa katalizatoram tiek mainīta niķeļa katalizatora sākotnējā virsmas struktūra, jo uz virsmas tiek bagātināts varš, tādējādi hidrogenējot etānu. Līzes aktivitāte strauji samazinās. Sakausējuma katalizatoriem ir pielietojums hidrogenēšanai, dehidrogenēšanai, oksidēšanai utt.