合金催化劑精品課件

1、合金催化劑第1頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二合金催化劑基本原理 是用合金法調(diào)變金屬催化劑的帶空穴，從而改變催化性能(選擇性,反應(yīng)速率等),包括改變金屬催化劑的電子特性,還原特性,以及它的分散度.合金催化劑定義 將過渡金屬含有 帶空穴的組分（、），與 不含 帶 空 穴 但 具有未配對的 電子的第 副族元素 （、）組 成 合 金（-、-、-等）。 第2頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二 例: (1)添加錸到重整催化劑(三氧化二鋁上載鉑)會增加鉑的分散度。 (2)在苯乙烯加氫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)隨合金中 、含量增加，催化活性降低。認(rèn)為其原因是 、等元素中的 電子

2、填充到 、的 帶空穴中去，使過渡金屬的 帶空穴數(shù)減少所致。第3頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二合金催化劑電子效應(yīng)和幾何效應(yīng) 從能帶理論出發(fā)，認(rèn)為當(dāng)二者形成合金時，、和 中的 電子有可能轉(zhuǎn)移到 、的 帶空穴中，使得合金催化劑的 空穴數(shù)變小，從電子因素來看，這將會引起合金催化劑的催化活性發(fā)生變化。但是近 多年來的一些研究結(jié)果表明，對 -合金，即使合金中 原子含量超過 ， 每個 原子的 帶空穴數(shù)仍為。 這說明合金中 電子大部分仍然定域在 原子中，而 的 帶空穴仍大部分定域在 原子中。的電子性質(zhì)或化學(xué)特性并不因與 形成合金而發(fā)生顯著變化，這與能帶理論的推測不相符。原子的電子結(jié)構(gòu)不

3、因 的引入形成合金而有很大變化，這是因?yàn)?是一種吸熱合金，在此合金中可能形成 原子簇，而 和 的電子相互作用并不大。第4頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二 相反，對放熱合金 -而言，情況就不一樣了。合金中 含量小于 時，每個 原子的 帶空穴數(shù)從 .降至 .。而從 射線光電子能譜的數(shù)據(jù)表明，隨 的加入的 帶空穴被填滿。這是因?yàn)?-兩個不同原子間成鍵作用比 -合金大，所以 的電子結(jié)構(gòu)受合金的影響會產(chǎn)生電子效應(yīng)。第5頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二合金催化劑的研究進(jìn)展 -非晶態(tài)合金 非晶態(tài)合金是于20世紀(jì)60年代初問世的。對其催化特性的研究是從20世紀(jì)80年

4、代初開始的。1980年Smith G V發(fā)表了第一篇有關(guān)非晶態(tài)合金催化性能的報告。第6頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二非晶態(tài)合金催化劑的介紹 (1) 非晶態(tài)合金短程有序,含有很多配位不飽和原子,富于反應(yīng)性,從而具有較高的表面活性中心密度。(2) 非晶態(tài)合金長程無序,是一種沒有三維空間原子周期排列的材料。其表面保持液態(tài)時原子的混亂排列,有利于反應(yīng)物的吸附。而且從結(jié)晶學(xué)觀點(diǎn)來看,非晶態(tài)合金不存在通常結(jié)晶態(tài)合金中所存在的晶粒界限、位錯和積層等缺陷,在化學(xué)上保持近理想的均勻性,不會出現(xiàn)偏析、相分凝等不利于催化的現(xiàn)象。 非晶態(tài)合金也稱無定形合金,其微觀結(jié)構(gòu)不同于晶態(tài)金屬,并且在熱力

5、學(xué)上處于不穩(wěn)或亞穩(wěn)狀態(tài),從而顯示出獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì):第7頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二 20 世紀(jì)80 年代初以來,眾多的研究者探討了非晶態(tài)合金作為新的高活性催化劑的可能性,認(rèn)為其表面上存在著結(jié)晶合金中所沒有的催化活性中心,這可能是由幾個原子團(tuán)構(gòu)成的活性中心,并且大多數(shù)情況下都是配位不飽和鍵。研究表明,其活性高于相應(yīng)的晶態(tài)合金,有特殊的選擇性,且成本較低,不會造成污染,是一種新型綠色催化材料。另外,它具有一般晶態(tài)合金所沒有的特性,如較高的電阻率,半導(dǎo)及超導(dǎo)的特性,良好的抗輻射性能及抗腐蝕能力。 第8頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二非晶態(tài)合金催化劑

6、的研究開發(fā)前景 大多數(shù)的金屬,類金屬都可以制成非晶態(tài)合金,它的組成不受平衡的限制,并可在較寬的范圍內(nèi)變化,這就為調(diào)整其催化活性并尋求最佳配方提供了寬廣的范圍。雖然目前非晶態(tài)合金催化劑仍存在比表面積小,熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),但其對一些不飽和化合物的催化加氫性能明顯好于晶態(tài)催化劑,是一類很有發(fā)展前景的新型催化材料。非晶態(tài)合金催化劑除了在石油化工中顯示了廣闊的應(yīng)用前景外,在醫(yī)療中間體等的加氫反應(yīng)中也有較好的應(yīng)用前景。尤其在電催化上的潛在優(yōu)勢有待今后在開發(fā)燃料電池時有很好的發(fā)揮,在催化傳感上的應(yīng)用前景也十分看好。 第9頁，共11頁，2022年，5月20日，8點(diǎn)2分，星期二非晶態(tài)合金催化劑的研究熱點(diǎn)目前,非晶態(tài)合金催化劑的研究熱點(diǎn)之一是提高其活性和自身的抗硫性能。人們發(fā)現(xiàn)海泡石與Ni - B 非晶態(tài)合金催化劑之間在表面相互作用,可使非晶態(tài)合金的還原性能和吸附性能發(fā)生改變,從而可以提高其催化性能和抗硫毒性。非晶態(tài)合金催化劑的研究熱點(diǎn)之二是納米級非晶態(tài)合金。由于納米級非晶態(tài)合金鎳(Ni - P/ Ni - B)自身的特點(diǎn)和長處,它集超細(xì)粒子與非晶態(tài)合金的特點(diǎn)于一體,因此具有代替工業(yè)用骨架鎳催化劑的潛力,它的應(yīng)用可以減少污染并大幅度的