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金属催化剂的分类及作用机理

发布时间:2022-04-13 14:38 浏览量:
       金属催化剂是一类重要的工业催化剂。主要包括块状催化剂,如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等;分散或者负载型的金属催化剂,如Pt-Re/-Al2O3重整催化剂,Ni/Al2O3加氢催化剂等。
 
常见贵金属催化剂的分类 :
1.1多相催化
在全部催化反应过程中,多相催化反应占五分之四。多为不溶性固体物,大多数多相催化剂是载体负载贵金属型,如 Pt-Rh/Al2O3、Pt-Pd/ Al2O3 等。
 
1.2 均相催化
通常为可溶性化合物( 盐或络合物) ,如氯化钯、氯化铑、三苯膦羰基铑等。
 
1.3其他
按载体的形状,负载型催化剂又可分为球状、微粒状、蜂窝 状及柱状。当然还可以按催化剂中的主要活性金属分类,常用 的有: 铂催化剂、钯催化剂和银催化剂等。
 
金属催化剂的作用机理
1、金属催化剂的吸附作用
  吸附是非均相催化过程中重要的环节,过渡金属能吸附O等气体,强化学吸附能力与过渡金属的特性有关,是因为过渡金属最外层电子层中都具有d空轨道或不成对d电子,容易与气体分子形成化学吸附键,吸附活化能较小,能吸附大部分气体,最主要的是d轨道半充满或者全充满,较稳定,不易与气体分子形成化学吸附键。
  催化反应中,金属催化剂先吸附一种或多种反应物分子,从而使后者能够在金属表面上发生化学反应,金属催化剂对某一种反应活性的高低与反应物吸附在催化剂表面后生成的中间物的相对稳定性有关。
  一般情况下,处于中等强度的化学吸附态的分子会有最大的催化活性,因为太弱的吸附使反应物分子的化学键不能松弛或断裂,不易参与反应;而太强的吸附则会生成稳定的中间化合物将催化剂表面覆盖而不利于脱附。

2、金属-载体间的相互作用
  诱导金属-载体相互作用的两大类因素是电子相互作用和化学相互作用。对于不同金属催化剂体系,各种因素对金属-衬底相互作用的影响不同,哪种因素占主导地位主要取决于金属催化剂本身性质和反应条件。
  电子相互作用是指当金属与载体接触时,保持能量最低以及固体电势连续,金属/载体界面处会出现电荷的重新分布,影响范围分为局部电荷转移和长程电荷转移。局部电荷转移产生的主要因素是弱的范德华力引起的电子轨道相互极化。
  长程电荷转移是由于金属与氧化物接触时,两相界面处费米能级要保持一致,电荷发生了转移。在金属-载体接触的交界面上,载体有大量的表面态,它们对自由电子传递的势垒的形成有重要影响,以载体型半导体为例,若金属和载体的功函数不同,在它们形成接触时,发生电荷转移。
  化学相互作用指的是金属与载体之间的物质输送过程。物质输送过程包括金属在载体表面的扩散、金属或载体原子在界面处的扩散,发生界面反应(氧化-还原作用、合金化、载体包覆、互扩散作用)。
 
       贵金属催化剂以其优良的活性、选择性、稳定性以及协同效应而倍受重视,广泛用于氧化、还原、加氢、脱氢、裂化、合成、异构化、芳构 化等反应,在各种化工、医药、环保及新能源等领域起着非常重要的作用。
 
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