Ταξινόμηση μεταλλικών καταλυτών

Μη υποστηριζόμενοι και υποστηριζόμενοι μεταλλικοί καταλύτες

Ανάλογα με το εάν τα ενεργά συστατικά του καταλύτη στηρίζονται στον φορέα ή όχι:

Μη υποστηριζόμενος μεταλλικός καταλύτης

Αναφέρεται σε μεταλλικούς καταλύτες χωρίς φορέα, οι οποίοι μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: απλό μέταλλο και κράμα ανάλογα με τη σύνθεσή τους. Συνήθως χρησιμοποιείται με τη μορφή μεταλλικού πλαισίου, μεταλλικού συρμάτινου πλέγματος, μεταλλικής σκόνης, μεταλλικών σωματιδίων, μεταλλικών τσιπ και μεμβράνης εξάτμισης μετάλλων. Ο καταλύτης μετάλλου πλαισίου είναι να φτιάξει ένα κράμα με καταλυτικά ενεργό μέταλλο και αλουμίνιο ή πυρίτιο και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου για να διαλύσει το αλουμίνιο ή το πυρίτιο για να σχηματίσει ένα μεταλλικό πλαίσιο. Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος σκελετικός καταλύτης στη βιομηχανία είναι το σκελετικό νικέλιο, το οποίο εφευρέθηκε από τον M. Raney των Ηνωμένων Πολιτειών το 1925, γι' αυτό ονομάζεται και νικέλιο Raney. Οι σκελετικοί καταλύτες νικελίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε αντιδράσεις υδρογόνωσης. Άλλοι καταλύτες πλαισίου περιλαμβάνουν το κοβάλτιο πλαισίου, τον χαλκό σκελετού και τον σίδηρο πλαισίου. Τυπικοί καταλύτες μεταλλικών συρματόπλεγμα είναι τα πλέγματα πλατίνας (βλ. εικόνα) και τα πλέγματα από κράμα πλατίνας-ρόδιου, τα οποία χρησιμοποιούνται στη διαδικασία της αμμοξείδωσης για την παραγωγή νιτρικού οξέος.

Υποστηριζόμενος μεταλλικός καταλύτης

Ο καταλύτης στον οποίο το μεταλλικό συστατικό στηρίζεται στον φορέα χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της διασποράς και της θερμικής σταθερότητας του μεταλλικού συστατικού, έτσι ώστε ο καταλύτης να έχει κατάλληλη δομή πόρων, σχήμα και μηχανική αντοχή. Οι περισσότεροι υποστηριζόμενοι μεταλλικοί καταλύτες παρασκευάζονται εμποτίζοντας το διάλυμα μεταλλικού άλατος στον φορέα και μειώνοντάς το μετά από μετασχηματισμό καθίζησης ή θερμική αποσύνθεση. Ένα από τα κλειδιά για την παρασκευή υποστηριγμένων μεταλλικών καταλυτών είναι ο έλεγχος των συνθηκών θερμικής επεξεργασίας και αναγωγής.

Μονοί μεταλλικοί και πολυμεταλλικοί καταλύτες

Σύμφωνα με το ενεργό συστατικό του καταλύτη είναι η ταξινόμηση ενός ή περισσότερων μεταλλικών στοιχείων:

Μονός μεταλλικός καταλύτης

Αναφέρεται σε καταλύτη με ένα μόνο μεταλλικό συστατικό. Για παράδειγμα, στον καταλύτη αναμόρφωσης πλατίνας που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στη βιομηχανία το 1949, το δραστικό συστατικό είναι μια απλή μεταλλική πλατίνα που στηρίζεται σε η-αλουμίνα που περιέχει φθόριο ή χλώριο.

Πολυμεταλλικός καταλύτης

Τα συστατικά του καταλύτη αποτελούνται από δύο ή περισσότερα μέταλλα. Για παράδειγμα, πλατίνα-ρηνίου και άλλοι διπλοί (πολλαπλοί) καταλύτες αναμόρφωσης μετάλλων που υποστηρίζονται σε γ-αλουμίνα που περιέχει χλώριο. Έχουν καλύτερη απόδοση από τους προαναφερθέντες αναμορφωτικούς καταλύτες που περιέχουν μόνο πλατίνα. Σε αυτόν τον τύπο καταλύτη, μια ποικιλία μετάλλων που στηρίζονται στον φορέα μπορούν να σχηματίσουν δυαδικές ή πολυστοιχειακές μεταλλικές συστάδες, έτσι ώστε η αποτελεσματική διασπορά των ενεργών συστατικών να βελτιώνεται σημαντικά. βελτιώσει. Η έννοια των ενώσεων συστάδων μετάλλων προήλθε για πρώτη φορά από σύνθετους καταλύτες. Όταν εφαρμόζεται σε καταλύτες στερεών μετάλλων, μπορεί να θεωρηθεί ότι υπάρχουν πολλά, δεκάδες ή περισσότερα άτομα μετάλλου συγκεντρωμένα στην επιφάνεια του μετάλλου. Από τη δεκαετία του 1970, με βάση αυτή την ιδέα, έχει προταθεί ένα μοντέλο του ενεργού κέντρου των μεταλλικών συστάδων για να εξηγήσει τον μηχανισμό ορισμένων αντιδράσεων. Σε υποστηριζόμενους και μη υποστηριζόμενους πολυμεταλλικούς καταλύτες, εάν ένα κράμα σχηματίζεται μεταξύ των μεταλλικών συστατικών, ονομάζεται καταλύτης κράματος. Οι πιο ερευνημένοι και εφαρμοσμένοι είναι οι καταλύτες δυαδικών κραμάτων, όπως χαλκό-νικέλιο, χαλκό-παλλάδιο, παλλάδιο-άργυρος, παλλάδιο-χρυσός, πλατίνα-χρυσός, πλατίνα-χαλκός, πλατίνα-ρόδιο κ.λπ. Η δραστηριότητα του καταλύτη μπορεί να ρυθμιστεί προσαρμόζοντας τη σύνθεση του κράματος. Ορισμένοι καταλύτες κραμάτων έχουν εμφανείς διαφορές στη σύνθεση της επιφάνειας και της φάσης όγκου. Για παράδειγμα, μετά την προσθήκη μικρής ποσότητας χαλκού στον καταλύτη νικελίου, η αρχική δομή επιφάνειας του καταλύτη νικελίου αλλάζει λόγω του εμπλουτισμού του χαλκού στην επιφάνεια, υδρογονώνοντας έτσι το αιθάνιο. Η δραστηριότητα λύσης μειώνεται γρήγορα. Οι καταλύτες κραμάτων έχουν εφαρμογές σε υδρογόνωση, αφυδρογόνωση, οξείδωση κ.λπ.