Klasifikacija metalnih katalizatora

Metalni katalizatori bez potpore i podloge

Prema tome jesu li aktivne komponente katalizatora položene na nosač ili ne:

Metalni katalizator bez potpore

Odnosi se na metalne katalizatore bez nosača, koji se prema svom sastavu mogu podijeliti u dvije vrste: pojedinačni metal i legure. Obično se koristi u obliku metalnog okvira, metalne žičane mreže, metalnog praha, metalnih čestica, metalnih strugotina i filma za isparavanje metala. Metalni katalizator okvira treba napraviti slitinu s katalitički aktivnim metalom i aluminijem ili silicijem, a zatim upotrijebiti otopinu natrijevog hidroksida za otapanje aluminija ili silicija kako bi se formirao metalni okvir. Najčešće korišteni skeletni katalizator u industriji je skeletni nikal kojeg je izumio M. Raney iz Sjedinjenih Država 1925. godine, pa se naziva i Raney nikal. Skeletni nikalni katalizatori se široko koriste u reakcijama hidrogenacije. Ostali okvirni katalizatori uključuju okvirni kobalt, okvirni bakar i okvirno željezo. Tipični katalizatori metalne žičane mreže su platinasta mreža (vidi sliku) i mreža od legure platine i rodija, koje se koriste u procesu amoksidacije za proizvodnju dušične kiseline.

Podržani metalni katalizator

Katalizator u kojem je metalna komponenta oslonjena na nosač koristi se za poboljšanje disperzije i toplinske stabilnosti metalne komponente, tako da katalizator ima prikladnu strukturu pora, oblik i mehaničku čvrstoću. Većina nosivih metalnih katalizatora priprema se impregnacijom otopine metalne soli na nosaču i redukcijom nakon precipitacijske transformacije ili termičke razgradnje. Jedan od ključeva za pripremu metalnih katalizatora na podlozi je kontrola uvjeta toplinske obrade i redukcije.

Jednometalni i multimetalni katalizatori

Prema aktivnoj komponenti katalizatora klasifikuje se jedan ili više metalnih elemenata:

Jednometalni katalizator

Odnosi se na katalizator sa samo jednom metalnom komponentom. Na primjer, u katalizatoru reformiranja platine koji je prvi put korišten u industriji 1949. godine, aktivna komponenta je metalna platina na bazi η-aluminijevog oksida koji sadrži fluor ili klor.

Multimetalni katalizator

Komponente u katalizatoru sastoje se od dva ili više metala. Na primjer, platina-renij i drugi dvostruki (višestruki) katalizatori za reformiranje metala na bazi γ-aluminijevog oksida koji sadrži klor. Imaju bolje performanse od gore spomenutih reforming katalizatora koji sadrže samo platinu. U ovoj vrsti katalizatora, različiti metali koji se nalaze na nosaču mogu formirati binarne ili višeelementne metalne klastere, tako da je učinkovita disperzija aktivnih komponenti znatno poboljšana. poboljšati. Koncept spojeva metalnih klastera prvo je izveden iz složenih katalizatora. Kada se primjenjuju na čvrste metalne katalizatore, može se smatrati da postoji nekoliko, desetke ili više atoma metala skupljenih na metalnoj površini. Od 1970-ih, na temelju ovog koncepta, predložen je model aktivnog centra metalnih klastera koji objašnjava mehanizam nekih reakcija. U multimetalnim katalizatorima s potporom i bez nosača, ako se legura formira između metalnih komponenti, naziva se katalizator legure. Najistraživaniji i najprimijenjeniji su katalizatori binarne legure, kao što su bakar-nikl, bakar-paladij, paladij-srebro, paladij-zlato, platina-zlato, platina-bakar, platina-rodij itd. Aktivnost katalizatora se može podešavati podešavanjem sastava legure. Neki legirani katalizatori imaju očite razlike u sastavu površinske i masene faze. Na primjer, nakon dodavanja male količine bakra nikalnom katalizatoru, izvorna površinska struktura nikalnog katalizatora se mijenja zbog obogaćivanja bakra na površini, čime se hidrogenira etan. Aktivnost lize se brzo smanjuje. Legirani katalizatori imaju primjenu u hidrogenaciji, dehidrogenaciji, oksidaciji itd.