Klassifizierung von Metallkatalysatoren
Nov 05, 2021
Trägerlose und geträgerte Metallkatalysatoren
Je nachdem, ob die aktiven Komponenten des Katalysators auf dem Träger geträgert sind oder nicht:
Vollmetallkatalysator
Bezieht sich auf Metallkatalysatoren ohne Träger, die nach ihrer Zusammensetzung in zwei Arten unterteilt werden können: Einzelmetall und Legierung. Wird normalerweise in Form von Rahmenmetall, Metalldrahtgeflecht, Metallpulver, Metallpartikeln, Metallspänen und Metallverdampfungsfolie verwendet. Der Gerüstmetallkatalysator soll eine Legierung mit katalytisch aktivem Metall und Aluminium oder Silizium herstellen und dann Natriumhydroxidlösung verwenden, um das Aluminium oder Silizium aufzulösen, um ein Metallgerüst zu bilden. Der in der Industrie am häufigsten verwendete Skelettkatalysator ist Skelettnickel, das 1925 von M. Raney aus den Vereinigten Staaten erfunden wurde und daher auch Raney-Nickel genannt wird. Gerüst-Nickel-Katalysatoren werden häufig in Hydrierungsreaktionen verwendet. Andere Gerüstkatalysatoren umfassen Gerüstkobalt, Gerüstkupfer und Gerüsteisen. Typische Metalldrahtgitterkatalysatoren sind Platingitter (siehe Bild) und Platin-Rhodium-Legierungsgitter, die bei der Ammonoxidation zur Herstellung von Salpetersäure verwendet werden.
Geträgerter Metallkatalysator
Der Katalysator, bei dem die Metallkomponente auf dem Träger getragen wird, wird verwendet, um die Dispersion und thermische Stabilität der Metallkomponente zu verbessern, so dass der Katalysator eine geeignete Porenstruktur, Form und mechanische Festigkeit aufweist. Die meisten geträgerten Metallkatalysatoren werden hergestellt durch Imprägnieren der Metallsalzlösung auf den Träger und deren Reduktion nach Fällungsumwandlung oder thermischer Zersetzung. Einer der Schlüssel zur Herstellung von geträgerten Metallkatalysatoren ist die Kontrolle der Wärmebehandlungs- und Reduktionsbedingungen.
Single-Metall- und Multi-Metall-Katalysatoren
Nach der katalysatoraktiven Komponente ist ein oder mehrere Metallelemente klassifiziert:
Einzelmetallkatalysator
Bezieht sich auf einen Katalysator mit nur einer Metallkomponente. Beispielsweise ist in dem 1949 erstmals in der Industrie verwendeten Platinreformierungskatalysator die aktive Komponente ein Einzelmetall-Platin, das auf Fluor oder Chlor enthaltendem η-Aluminiumoxid getragen wird.
Multimetallischer Katalysator
Die Komponenten im Katalysator bestehen aus zwei oder mehr Metallen. Zum Beispiel Platin-Rhenium- und andere Doppel-(Mehrfach-)Metallreformierungskatalysatoren, die auf chlorhaltigem γ-Aluminiumoxid getragen werden. Sie weisen eine bessere Leistung auf als die oben erwähnten Reformierungskatalysatoren, die nur Platin enthalten. Bei dieser Art von Katalysator kann eine Vielzahl von Metallen, die auf dem Träger getragen werden, binäre oder mehrelementige Metallcluster bilden, so dass die wirksame Verteilung der aktiven Komponenten stark verbessert wird. verbessern. Das Konzept der Metallclusterverbindungen wurde zuerst von komplexen Katalysatoren abgeleitet. Bei Anwendung auf feste Metallkatalysatoren kann davon ausgegangen werden, dass mehrere, Dutzende oder mehr Metallatome auf der Metalloberfläche geclustert sind. Basierend auf diesem Konzept wurde seit den 1970er Jahren ein Modell des aktiven Zentrums von Metallclustern vorgeschlagen, um den Mechanismus einiger Reaktionen zu erklären. Bei Multimetallkatalysatoren mit und ohne Träger wird eine Legierung zwischen den Metallkomponenten als Legierungskatalysator bezeichnet. Am meisten erforscht und angewendet werden Katalysatoren aus binären Legierungen wie Kupfer-Nickel, Kupfer-Palladium, Palladium-Silber, Palladium-Gold, Platin-Gold, Platin-Kupfer, Platin-Rhodium usw. Die Aktivität des Katalysators kann eingestellt werden durch Einstellen der Zusammensetzung der Legierung. Einige Legierungskatalysatoren weisen offensichtliche Unterschiede in der Zusammensetzung der Oberfläche und der Massephase auf. Beispielsweise wird nach Zugabe einer kleinen Menge Kupfer zum Nickelkatalysator die ursprüngliche Oberflächenstruktur des Nickelkatalysators aufgrund der Anreicherung von Kupfer an der Oberfläche verändert, wodurch Ethan hydriert wird. Die Lyseaktivität nimmt schnell ab. Legierungskatalysatoren haben Anwendungen in der Hydrierung, Dehydrierung, Oxidation usw.
