Phân loại chất xúc tác kim loại

Chất xúc tác kim loại không được hỗ trợ và được hỗ trợ

Tùy thuộc vào việc các thành phần hoạt động của chất xúc tác có được hỗ trợ trên chất mang hay không:

Chất xúc tác kim loại không được hỗ trợ

Đề cập đến chất xúc tác kim loại không có chất mang, có thể được chia thành hai loại: kim loại đơn và hợp kim theo thành phần của chúng. Thường được sử dụng ở dạng khung kim loại, lưới thép kim loại, bột kim loại, hạt kim loại, phoi kim loại và màng bay hơi kim loại. Chất xúc tác kim loại khung là tạo ra một hợp kim với kim loại và nhôm hoặc silicon có hoạt tính xúc tác, sau đó sử dụng dung dịch natri hydroxit để hòa tan nhôm hoặc silicon để tạo thành khung kim loại. Chất xúc tác tạo xương được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp là niken xương, được phát minh bởi M. Raney của Hoa Kỳ vào năm 1925 nên nó còn được gọi là Niken Raney. Chất xúc tác niken Skeletal được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng hydro hóa. Các chất xúc tác khung khác bao gồm coban khung, đồng khung và sắt khung. Các chất xúc tác lưới thép kim loại điển hình là lưới bạch kim (xem hình) và lưới hợp kim platin-rhodi, được sử dụng trong quá trình ôxy hóa để tạo ra axit nitric.

Chất xúc tác kim loại được hỗ trợ

Chất xúc tác trong đó thành phần kim loại được hỗ trợ trên chất mang được sử dụng để cải thiện sự phân tán và độ bền nhiệt của thành phần kim loại, do đó chất xúc tác có cấu trúc lỗ rỗng, hình dạng và độ bền cơ học phù hợp. Hầu hết các chất xúc tác kim loại được hỗ trợ được điều chế bằng cách ngâm tẩm dung dịch muối kim loại lên chất mang, và khử nó sau khi chuyển đổi kết tủa hoặc phân hủy nhiệt. Một trong những chìa khóa để chuẩn bị các chất xúc tác kim loại được hỗ trợ là kiểm soát các điều kiện xử lý nhiệt và khử.

Chất xúc tác đơn kim loại và đa kim loại

Theo thành phần hoạt chất xúc tác được phân loại một hoặc nhiều nguyên tố kim loại:

Chất xúc tác kim loại đơn

Đề cập đến chất xúc tác chỉ có một thành phần kim loại. Ví dụ, trong chất xúc tác reforming bạch kim lần đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp vào năm 1949, thành phần hoạt động là một bạch kim kim loại duy nhất được hỗ trợ trên η-alumina có chứa flo hoặc clo.

Chất xúc tác đa kim

Các thành phần trong chất xúc tác bao gồm hai hoặc nhiều kim loại. Ví dụ, platin-rheni và các chất xúc tác cải cách kim loại kép (nhiều) khác được hỗ trợ trên γ-alumina chứa clo. Chúng có hiệu suất tốt hơn các chất xúc tác cải cách nói trên chỉ chứa bạch kim. Trong loại xúc tác này, nhiều loại kim loại được hỗ trợ trên chất mang có thể tạo thành các cụm kim loại nhị phân hoặc đa nguyên tố, do đó sự phân tán hiệu quả của các thành phần hoạt động được cải thiện đáng kể. cải thiện. Khái niệm về các hợp chất cụm kim loại lần đầu tiên bắt nguồn từ các chất xúc tác phức tạp. Khi tác dụng với chất xúc tác kim loại rắn, có thể coi như có một số, hàng chục hoặc nhiều nguyên tử kim loại tụ lại trên bề mặt kim loại. Từ những năm 1970, dựa trên khái niệm này, một mô hình về trung tâm hoạt động của các cụm kim loại đã được đề xuất để giải thích cơ chế của một số phản ứng. Trong các chất xúc tác đa kim được hỗ trợ và không được hỗ trợ, nếu một hợp kim được hình thành giữa các thành phần kim loại, nó được gọi là chất xúc tác hợp kim. Được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất là các chất xúc tác hợp kim nhị phân, chẳng hạn như đồng-niken, đồng-paladi, palladium-bạc, palađi-vàng, bạch kim-vàng, bạch kim-đồng, platin-rhodi, v.v. Hoạt động của chất xúc tác có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh thành phần của hợp kim. Một số chất xúc tác hợp kim có sự khác biệt rõ ràng về thành phần của bề mặt và pha khối. Ví dụ, sau khi thêm một lượng nhỏ đồng vào chất xúc tác niken, cấu trúc bề mặt ban đầu của chất xúc tác niken bị thay đổi do sự làm giàu đồng trên bề mặt, do đó hydro hóa etan. Hoạt tính ly giải giảm nhanh chóng. Các chất xúc tác hợp kim có ứng dụng trong quá trình hydro hóa, khử hydro, oxy hóa, v.v.