貴金屬催化劑(precious metal catalyst)一種能改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身又不參與反應(yīng)終產(chǎn)物的貴金屬材料。幾乎所有的貴金屬都可用作催化劑,但常用的是鉑、鈀、銠、銀、釕等,其中尤以鉑、銠應(yīng)用廣。它們的d電子軌道都未填滿,表面易吸附反應(yīng)物,且強度適中,利于形成中間“活性化合物”,具有較高的催化活性,同時還具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等綜合優(yōu)良特性,成為重要的催化劑材料。
發(fā)展史
1831年英國菲利普斯(philips)提出以鉑為催化劑的接觸法制造硫酸,到1875年該法實現(xiàn)工業(yè)化,這是貴金屬催化劑的早工業(yè)應(yīng)用。此后,貴金屬催化劑的工業(yè)化應(yīng)用層出不窮。1913年,鉑網(wǎng)催化劑用于氨氧化制硝酸;1937年Ag/Al2O3催化劑用于乙烯氧化制環(huán)氧乙烷;1949年,Pt/Al2O3催化劑用于石油重整生產(chǎn)高品質(zhì)汽油;1959年,PdCl2-CuCl2催化劑用于乙烯氧化制乙醛;到本世紀(jì)60年代末,又出現(xiàn)了甲醇低壓羰基合成醋酸用銠絡(luò)合物催化劑。從1974年起,汽車排氣凈化用貴金屬催化劑(以鉑為主,輔以鈀、銠)大量推廣應(yīng)用,并很快發(fā)展為用量大的貴金屬催化劑。貴金屬催化劑開發(fā)應(yīng)用百余年(1875~1994年)來,其發(fā)展勢頭長盛不衰。新的品種、新的制備方法、新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn),有關(guān)基礎(chǔ)理論也在不斷完善。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,貴金屬催化劑將會在一些新領(lǐng)域中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。當(dāng)然,由于貴金屬資源稀少、價格昂貴,人們也在不斷研究開發(fā)非貴金屬或低含量貴金屬催化劑。貴金屬催化劑廠家,貴金屬催化劑批發(fā),貴金屬催化劑價格
主要性能指標(biāo)
(1)活性。是衡量催化劑效能大小的標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)上通常以單位體積(或重量)催化劑在一定條件下,單位時間內(nèi)所得到的產(chǎn)品數(shù)量來表示。
(2)選擇性。是指催化劑作用的專一性,即在一定條件下,某一催化劑只對某一化學(xué)反應(yīng)起加速作用。選擇性通常以反應(yīng)后所得指望產(chǎn)物的克分子數(shù)與參加反應(yīng)的原料克分子數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)表示。
(3)穩(wěn)定性。是指催化劑在使用過程中保持其活性及選擇性不變的能力,通常以使用壽命來表示。催化劑的良好性能不僅取決于活性金屬的固有特性(原子的電子結(jié)構(gòu)等),而且取決于其結(jié)晶構(gòu)造、粒子大小
、比表面積、孔結(jié)構(gòu)及分散狀態(tài)等因素。此外,助催化劑及載體對催化劑的性能也有重要影響。
分類
按催化反應(yīng)類別,貴金屬催化劑可分為均相催化用和多相催化用兩大類。均相催化用催化劑通常為可溶性化合物(鹽或絡(luò)合物),如氯化鈀、氯化銠、醋酸鈀、羰基銠、三苯膦羰基銠等。多相催化用催化劑為不溶性固體物,其主要形態(tài)為金屬絲網(wǎng)態(tài)和多孔無機載體負(fù)載金屬態(tài)。金屬絲網(wǎng)催化劑(如鉑網(wǎng)、銀網(wǎng))的應(yīng)用范圍及用量有限。絕大多數(shù)多相催化劑為載體負(fù)載貴金屬型,如Pt/A12O3、Pd/C、Ag/Al2O3、Rh/SiO2、Pt-Pd/Al2O3、Pt-Rh/Al2O3等。在全部催化反應(yīng)過程中,多相催化反應(yīng)占80%~90%。按載體的形狀,負(fù)載型催化劑又可分為微粒狀、球狀、柱狀及蜂窩狀。按催化劑的主要活性金屬分類,常用的有:銀催化劑、鉑催化劑、鈀催化劑和銠催化劑。
應(yīng)用
貴金屬催化劑以其優(yōu)良的活性、選擇性及穩(wěn)定性而倍受重視,廣泛用于加氫、脫氫、氧化、還原、異構(gòu)化、芳構(gòu)化、裂化、合成等反應(yīng),在化工、石油精制、石油化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保及新能源等領(lǐng)域起著非常重要的作用。
組成
均相催化劑的組成較單純,通常為某種化合物。多相催化用負(fù)載型催化劑的組成較復(fù)雜,通常由活性金屬組分、助催化劑及載體組成。助催化劑是添加到催化劑中的少量物質(zhì),它本身無活性或活性很小,但能改善催化劑的性能。載體是催化劑活性組分的分散劑或支持物。載體的主要作用是增加催化劑的有效表面,提供合適的孔結(jié)構(gòu),保證足夠的機械強度和熱穩(wěn)定性。常用的催化劑載體有Al2O3、SiO2,多孔陶瓷、活性炭等。
制備方法
不同類型的催化劑有不同的制備方法。均相催化用催化劑的制備主要是用化學(xué)法獲得所需化合物及有機絡(luò)合物。多相催化用無載體催化劑(如Pt-Rh網(wǎng))的制備是先用火法熔煉制成合金,然后經(jīng)拉絲、織網(wǎng)而成。載體催化劑的制備較為復(fù)雜,一般是將載體原料經(jīng)配料、成形、燒成等工藝過程加工成一定形狀(如球狀、柱狀、蜂窩狀),然后用浸漬法加載貴金屬活性組分及助催化劑,經(jīng)還原焙燒而成。