催化劑的組成與功能

催化劑的組成與功能催化劑的組成：活性組分載體助催化劑催化劑組分與功能關(guān)系：一、 活性組分它是催化劑的主要組分，有時由一種物質(zhì)組成，有時由多種物質(zhì)組成如：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的銀催化劑；丙烯氨氧化制丙烯腈用的鉬和鉍催化劑活性組分的分類:二、 載體載體是催化劑活性組分的分散劑、粘合劑和支撐物，是負載活性組分的骨架。例如，乙烯氧化制環(huán)氧乙烷催化劑中的Ag就是負載在“Al2O3上的，這里的Al2O 3稱為載體。載體還常分為惰性載體與活性載體。嚴格來說，催化劑中的組分都不是惰性的，都對主劑與助劑有所影響，只不過活性載體的作用更為明顯而已。載體的作用與助催化劑的作用在很多方面有類似之處，不同的是載體量大，助催化劑量小；前者作用較緩和，后者較明顯。另外，由于載體量大，可賦予催化劑以基本的物理結(jié)構(gòu)與性能，如孔結(jié)構(gòu)、比表面、宏觀外形、機械強度等。此外，對主催化劑和助催化劑起分散作用，尤其對貴金屬既可減少其用量，又可提高其活性，降低催化劑成本。作為高效催化劑，活性組分與裁體的選擇都非常重要。下面是載體的分類和部分常見載體的種類：催化劑的活性隨載體比表面的增加而增加，為獲得較高的活性，往往將活性組分負載于大比表面載體上。載體與催化劑的活性、選擇性、熱穩(wěn)定性、機械強度以及催化過程的傳遞特性有關(guān)，因此，在篩選和制造優(yōu)良的催化劑時，需要弄清載體的物理性質(zhì)和它的功能。催化劑組分與含量的表示方法：例如：合成氨催化劑FeK2OAl2O3用“將催化劑中的各組分隔開：加氫脫硫催化劑CoMo/Al2O3，斜線上為主劑和助劑，斜線下為載體。各組分的含量可用重量、重量比表示，也可用原子、原子比表示。載體的功能：n 提供有效的表面和適宜的孔結(jié)構(gòu)n 增強催化劑的機械強度n 改善催化劑的傳導(dǎo)性n 減少活性組分的含量n 載體提供附加的活性中心n 活性組分與載體之間的溢流現(xiàn)象和強相互作用理想的催化劑載體應(yīng)具備的特性能適應(yīng)某一特定反應(yīng)的外形；有足夠的抗破碎強度；有足夠的反應(yīng)表面和合適的孔結(jié)構(gòu)；有足夠的穩(wěn)定性，包括活性穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性；導(dǎo)熱、熱容量及堆密度適中；不含使催化劑中毒的物質(zhì)；原料易得，載體制備過程簡便。三、 助催化劑定義：加入少量的某種物質(zhì)，可以顯著改善催化劑效能，包括活性，選擇性與穩(wěn)定性和壽命等。 它是通過改變催化劑的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、離子價態(tài)、酸堿性、晶格結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、分散狀態(tài)、機械強度等來提高催化劑的性能。助催化劑的分類：（1）結(jié)構(gòu)型助催化劑（2）電子型助催化劑：（3）晶格缺陷型助催化劑：使活性物質(zhì)晶面的原子排列無序化，增大晶格缺陷濃度來提高催化劑的催化活性。第（2）、（3）類也合稱為調(diào)變性助催化劑結(jié)構(gòu)型助催化劑：作用：提高活性組分的分散性和熱穩(wěn)定性。原理：能使催化活性物質(zhì)粒度變小、表面積增大，防止或延緩因燒結(jié)而降低活性等，工業(yè)催化過程通常在幾百度的條件下進行，本來不穩(wěn)定的微晶容易燒結(jié)，因而導(dǎo)致催化劑的活性下降。而助催化劑的加入可以阻止或減緩微晶的增長速度，從而延長催化劑的使用期限。例如：合成氨的鐵催化劑，加入少量的Al2O3 電子型助催化劑：作用：改變催化劑活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，促進催化活性選擇性。原理：催化劑活性組分的空d軌道能接受助催化劑提供的電子，改變了活性組分的電子結(jié)構(gòu)，提高了催化劑的活性和選擇性；可能生成新的晶相，或者也可能產(chǎn)生或增多催化劑中晶相或微晶間活性界面的數(shù)目。從而提高活性或選擇性。例如：FeAl