金属催化剂有哪些种类?
金属催化剂是一种重要的工业催化剂,是以金属为主要活性组分的固体催化剂。主要是贵金属和过渡元素,如铁、钴和镍。金属催化剂主要包括本体催化剂(如电解银催化剂、铁水催化剂、铂网催化剂等。);分散的或负载的金属催化剂;金属间催化剂;合金催化剂(如铜镍合金加氢催化剂);金属簇催化剂。
二、金属催化剂有哪些种类?
1,按催化剂活性组分是否负载在载体上分类。
(1)无载体金属催化剂
指无载体的金属催化剂,按成分可分为单一金属和合金。它通常以骨架金属催化剂金属、金属丝网、金属粉末、金属颗粒、金属碎片和金属蒸发膜的形式使用。骨架金属催化剂是将具有催化活性的金属与铝或硅制成合金,然后用氢氧化钠溶液溶解铝或硅,形成金属骨架。工业上最常用的骨架催化剂是骨架镍,是美国的m·何晓乐在1925年发明的,所以又叫雷尼镍。骨架镍催化剂广泛应用于加氢反应中。其他骨架催化剂包括骨架钴、骨架铜和骨架铁。典型的丝网催化剂是铂网和铂铑合金网,用于氨化和氧化产生硝化的过程中。
(2)负载型金属催化剂
一种在载体上负载金属组分的催化剂,用于改善金属组分的分散性和热稳定性,并使催化剂具有合适的孔结构、形状和机械强度。大多数负载型金属催化剂是通过将金属盐溶液浸渍在载体上,然后在沉淀转化或热分解后还原来制备的。制备负载型金属催化剂的关键之一是控制热处理和还原条件。
2、根据催化剂活性组分是一种或多种金属元素。
(1)单金属催化剂
单金属催化剂是指只有一种金属组分的催化剂。例如,铂重整催化剂在1949中首次用于工业,活性组分是负载在含氟或氯的η-氧化铝上的单一金属铂。用途:铑被用作控制汽车工业废气排放的催化剂,并用于磷络合物的合成、氢化和氢甲酰化。铂催化剂用于接触法生产硫酸,铂网催化剂用于氨氧化法生产硝酸。
(2)多金属催化剂
催化剂中的组分由两种或多种金属组成。例如负载在含氯γ氧化铝上的铂-铼双金属重整催化剂。它们比上述仅含铂的重整催化剂具有更好的性能。在这类催化剂中,负载在载体上的各种金属可以形成二元或多元金属簇,大大提高了活性组分的有效分散。金属簇合物的概念起源于复杂的催化剂。当应用于固体金属催化剂时,可以认为金属表面聚集了几个、几十个或更多的金属原子。
三、金属催化剂的优缺点
贵金属催化剂的优势是显而易见的,主要包括以下几点:
1,应用范围广:贵金属催化剂由于具有较好的化学活性,可广泛应用于化学制药、石油化工、加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂解、合成等反应,以及化工、炼油、石化、医药、环保、新能源等领域。
2.稳定性好:贵金属催化剂在各种环境下都能稳定保持其催化特性,还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性。
3.选择性好:对于不同的应用场景,贵金属催化剂通常只作用于某个化学反应,不会影响其他反应,从而减少对整个化学反应的干扰。
贵金属催化剂虽然有很多优点,但其缺点也是由实际应用过程中的使用条件和化学性质造成的,主要包括:
1,贵金属价格高导致其应用成本高:贵金属催化剂通常使用铂、钯、铑等贵金属。因为稀缺,所以价格很高。例如,铂的市场价格约为260元/克,钯的市场价格为560元/克,铑的价格约为4300元/克,这也导致使用贵金属催化剂的成本很高。
2.使用不当容易导致催化剂中毒。催化剂中毒是指催化剂中含有的少量杂质强烈吸附(大部分是化学吸附)在活性中心上,或与活性中心反应成为其他物质,导致催化剂失活的现象。如果使用不当,很容易导致催化剂失活。