催化剂:催化剂又称触媒,是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质。在化学反应里能改变(加快或减慢)其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后(反应过程中会改变)都没有发生变化的物质叫做催化剂。催化剂种类繁多,按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂;可作用于植物,使植物加快生长(既能提高也能降低);催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样,具有高度的选择性(或专一性)。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用。催化剂的良好性能不仅取决于活性金属的固有特性,而且取决于其结晶构造、及分散状态等因素。湖州实验室贵金属均相催化剂研究
催化剂的实际用途:在化工生产、科学家实验和生命活动中,催化剂都大显身手。例如,硫酸生产中要用五氧化二钒作催化剂。由氮气跟氢气合成氨气,要用以铁为主的多分组催化剂,提高反应速率。在炼油厂,催化剂更是少不了,选用不同的催化剂,就可以得到不同品质的汽油、煤油。化工合成酸性和碱性色可赛思催化剂。车尾气中含有害的一氧化碳和一氧化氮,利用铂等金属作催化剂可以迅速将二者转化为无害的二氧化碳和氮气。酶是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的蛋白质,生物体的化学反应几乎都在酶的催化作用下进行,酿造业、制药业等都要用催化剂催作。。而通常在这种能量下,分子不是无法完成化学反应,不然就是需要较长时间来完成化学反应。但在有催化剂的环境下,分子只需较少的能量即可完成化学反应。芜湖贵金属均相催化剂研究进展金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。
均相催化剂的工业应用案例:1、甲醇羰化合成乙酸。该合成反应是20世纪70年代推向工业化的,是均相络合催化的又一大成就,体现了均相催化的发展。该络合催化反应的重要意义是原料路线的非石油化。过程开发成功时,正值全球第1次石油危机,原油价格飞涨,石油资源短缺,促使人们惫识到能源和有机合成原料不能过多地依赖于石油,应该向多元化方向发展。2、乙烯直接氧化制取乙醛,这是20世纪60年代发明的Wacker过程,是化学工业中较突出的成就之一,其意义在于过渡金属一乙烯化学第1个实现了工业催化的氧化反应。乙烯化学取代了此前的乙炔化学,促进了石油化工的兴起和发展;其次,第1次指明贵金属在均相催化反应中可以很经济地用于国内工业生产,促进了过渡金属络合催化的研究。
金属催化剂的分类:按催化反应类别,贵金属催化剂可分为均相催化用和多相催化用两大类。均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐或络合物),如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为不溶性固体物,其主要形态为金属丝网态和多孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。绝大多数多相催化剂为载体负载贵金属型,如Pt/A12O3、Pd/C、Ag/Al2O3、Rh/SiO2、Pt-Pd/Al2O3、Pt-Rh/Al2O3等。在全部催化反应过程中,多相催化反应占80%~90%。按载体的形状,负载型催化剂又可分为微粒状、球状、柱状及蜂窝状。按催化剂的主要活性金属分类,常用的有:钯催化剂、银催化剂、铂催化剂和铑催化剂。贵金属催化剂一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应很终产物的贵金属材料。
选择贵金属催化剂时注意:在选择和设计金属催化剂时,常考虑金属组分与反应物分子间应有合适的能量适应性和空间适应性,以利于反应分子的活化。然后考虑选择合适的助催化剂和催化剂载体以及所需的制备工艺,并严格控制制备条件,以满足所需的化学组成和物理结构,包括金属晶粒大小和分布等。贵金属作为一种资源,产量少而且不易氧化。在使用过程中,贵金属催化剂会因各种因素而失去活性,一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。因此,如何提高贵金属催化剂的使用寿命、降低贵金属载量、增加贵金属的回收率尤其重要。载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。芜湖贵金属均相催化剂研究进展
贵金属催化剂的主要优点是使用的安全性、抗氧化、耐高温等优良特性。湖州实验室贵金属均相催化剂研究
金属催化剂的优点:贵金属催化剂的优点是显而易见的,主要包括以下几点:1、应用范围广:由于贵金属催化剂拥有更好的化学活性,因而能够多方面应用在化学制药、石油化工、加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应,在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及新能源等领域。2、稳定性好:贵金属催化剂在多种环境下都能够稳定地保持其催化特性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性。3、选择性能好:针对不同的应用场景,贵金属催化剂通常只针对某一化学反应起作用,不会影响到其他反应,降低了对整个化学反应的干扰。湖州实验室贵金属均相催化剂研究
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