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上海自主研发金属催化剂研究进展

来源: 发布时间:2022年10月17日

研究金属催化剂:原理金属键的作用过渡金属的化学性质与过渡金属原子的d轨道密切相关。d轨道参与形成金属键的分数(d%)与金属的催化活性有一定的关系。鉴于金属键电子的高度离域性,研究金属催化作用时应首先考虑作为金属整体性质的电子迁移性,以及金属原子之间远程的电子相互作用。以前应用固体物理的能带理论对金属和半导体催化剂的电子结构进行了描述。当过渡金属原子形成固体时,原子较外层的s轨道和d轨道分别形成了能带,s能带和d能带相互重叠,根据能级的高低,外层电子将在s带和d带中重新分布。因此,也可以用“d-空穴”的概念来描述过渡金属的d状态。d特征即d%越大,“d-空穴”越少。贵金属催化剂是一种负载型的催化剂,因此通常采用的是高比表面积的载体。上海自主研发金属催化剂研究进展

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:银催化剂、铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂。青浦区高纯度金属催化剂实验应用非贵金属催化是一不含有贵金属的催化剂。

金属催化剂分为非负载型和负载型金属催化剂,按催化剂的活性组分是否负载在载体上分类:非负载型金属催化剂是指不含载体的金属催化剂,按组成又可分单金属和合金两类。通常以骨架金属、金属丝网、金属粉末、金属颗粒、金属屑片和金属蒸发膜等形式应用。骨架金属催化剂,是将具有催化活性的金属和铝或硅制成合金,再用氢氧化钠溶液将铝或硅溶解掉,形成金属骨架。工业上较常用的骨架催化剂是骨架镍。骨架镍催化剂普遍应用于加氢反应中。其他骨架催化剂还有骨架钴、骨架铜和骨架铁等。典型的金属丝网催化剂为铂网和铂-铑合金网,应用在氨化氧化生产硝酸的工艺上。

贵金属催化剂上游原材料依赖进口,下游应用十分普遍,贵金属催化剂的上游主要涉及贵金属矿产、载体研制等。贵金属在全球属于稀缺资源,贵金属催化剂的主要原材料是铂、钯等贵金属原料,而我国在铂族金属资源上属于极度匮乏的国家,主要贵金属大部分依赖进口,其价格受全球和下游的行业经济周期的影响变化快、波动大,且铂族金属价格昂贵,通常占产品生产成本的90%以上,所以贵金属价格的波动对企业成本影响较大。贵金属催化剂用载体种类繁多,以硅酸盐、金属氧化物、炭载体为主。贵金属催化剂下游应用十分普遍,涉及石油化工、煤化工、医药、农药、食品、染料、颜料、化工新材料、环保、新能源、电子等各领域。贵金属催化剂是一种广谱催化剂,能够应用在众多行业。

金属催化剂在工业应用中应该注意什么?可将间歇釜式加工工艺升级成连续工艺,降低升降温流程,使体系更平稳,与此同时选用低温活性好的雷尼镍金属催化剂,可合理有效降低焦油副产,从而避免阻塞失活,提升金属催化剂寿命;又例如石油化工衍化行业,一般因为原料中带有中毒化学物质,非常容易造成催化剂中毒失活,这就要严格控制原料及汽体中的S成分,在做好化工生产前,可以用脱硫吸附剂对原料做好脱硫,那样可合理有效保护金属催化剂,大幅度提高金属催化剂寿命。总之,金属催化剂失活的原因多且繁杂,但倘若可以找到主要是的原因,并有针对性的采用科学合理对策加以控制,可能合理有效提升金属催化剂的使用期限和应用实际效果。某一种催化反应加工工艺和金属催化剂来讲,失活的流程一般以某一种种类为主导。南通库存金属催化剂制造商

在作用效果上,贵金属催化剂有选择性、协同作用和稳定性。上海自主研发金属催化剂研究进展

贵金属催化剂中毒引起的失活,(1)暂时中毒(可逆中毒):毒物在活性中心上吸附或化合时,生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物,使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质,这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。(2)永远中毒(不可逆中毒):毒物与催化剂活性组份相互作用,形成很强的的化学键,难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复,这种中毒叫做不可逆中毒或永远中毒。(3)选择性中毒:催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力,但对别的反应仍有催化活性,这种现象称为选择中毒。在连串反应中,如果毒物只使导致后继反应的活性位中毒,则可使反应停留在中间阶段,获得高产率的中间产物。上海自主研发金属催化剂研究进展

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