Klasifikacija metalnih katalizatora

Metalni katalizatori bez potpore i podloge

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

Nepodržani metalni katalizator

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 leguru s katalitički aktivnim metalom i aluminijem ili silicijumom, a zatim koristiti otopinu natrijum hidroksida za otapanje aluminija ili silicija kako bi se formirao metalni okvir. Najčešće korišteni skeletni katalizator u industriji je skeletni nikl, koji 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 amooksidacije za proizvodnju dušične kiseline.

Podržani metalni katalizator

Katalizator u kojem je metalna komponenta oslonjena na nosač se koristi za poboljšanje disperzije i termičke stabilnosti metalne komponente, tako da katalizator ima odgovarajuću strukturu pora, oblik i mehaničku čvrstoću. Većina metalnih katalizatora na nosaču priprema se impregnacijom otopine soli metala na nosaču i redukcijom nakon precipitacijske transformacije ili termičke razgradnje. Jedan od ključeva za pripremu metalnih katalizatora na podlozi je kontrola uslova termičke 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 za reformiranje platine koji se prvi put koristi u industriji 1949. godine, aktivna komponenta je metalna platina na bazi η-aluminijuma koji sadrži fluor ili hlor.

Multimetalni katalizator

Komponente u katalizatoru se sastoje od dva ili više metala. Na primjer, platina-renijum i drugi dvostruki (višestruki) katalizatori za reformiranje metala na bazi γ-glinice koja sadrži hlor. Imaju bolje performanse od gore navedenih reforming katalizatora koji sadrže samo platinu. Kod ovog tipa katalizatora, različiti metali koji se nalaze na nosaču mogu formirati binarne ili višeelementne metalne klastere, tako da je efektivna disperzija aktivnih komponenti znatno poboljšana. poboljšati. Koncept spojeva metalnih klastera prvo je izveden iz kompleksnih katalizatora. Kada se nanese na čvrste metalne katalizatore, može se smatrati da postoji nekoliko, desetine ili više atoma metala grupisanih na površini metala. Od 1970-ih, na osnovu ovog koncepta, predložen je model aktivnog centra metalnih klastera koji objašnjava mehanizam nekih reakcija. U multimetalnim katalizatorima sa i bez nosača, ako se legura formira između metalnih komponenti, naziva se legiranim katalizatorom. Najistraženiji i najprimijenjeniji su katalizatori binarnih legura, kao što su bakar-nikl, bakar-paladij, paladijum-srebro, paladijum-zlato, platina-zlato, platina-bakar, platina-rodijum itd. Aktivnost katalizatora se može podešavati podešavanjem sastava legure. Neki katalizatori od legure imaju očigledne razlike u sastavu površinske i masene faze. Na primjer, nakon dodavanja male količine bakra u nikl katalizator, originalna 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.