Įvadas į tauriųjų metalų katalizatorius

1. Tauriųjų metalų katalizatorių charakteristikos
Cheminių reakcijų greičio keitimas
Nedalyvauja galutiniame reakcijos produkte
Beveik visi taurieji metalai gali būti naudojami kaip katalizatoriai
Tarp jų dažniausiai naudojami tauriųjų metalų katalizatoriai yra platina, paladis, rodis, sidabras, rutenis ir kt. Iš jų plačiausiai naudojami platina ir rodis. Dėl neužpildytų d-elektronų orbitalių jų paviršiai yra linkę adsorbuoti reagentus ir yra vidutinio stiprumo, o tai palengvina tarpinių „aktyvių junginių“ susidarymą. Dėl šios savybės jis pasižymi dideliu kataliziniu aktyvumu ir visapusiškomis puikiomis savybėmis, tokiomis kaip atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas oksidacijai ir atsparumas korozijai, todėl yra svarbi katalizatoriaus medžiaga.
2, Pagrindiniai tauriųjų metalų katalizatorių veiklos rodikliai
01 veikla
Aktyvumas yra katalizatoriaus efektyvumo matavimo standartas. Pramonėje jis paprastai išreiškiamas produktų kiekiu, gautu katalizatoriaus tūrio (arba svorio) vienetui tam tikromis sąlygomis ir per laiko vienetą.
02 selektyvumas
Selektyvumas reiškia katalizatoriaus veikimo specifiškumą, ty tam tikromis sąlygomis katalizatorius tik pagreitina tam tikrą cheminę reakciją. Selektyvumas paprastai išreiškiamas procentais nuo norimų produktų molekulių, gautų po reakcijos, ir reakcijoje dalyvaujančių žaliavų skaičiaus santykio.
03 stabilumas
Stabilumas reiškia katalizatoriaus gebėjimą išlaikyti savo aktyvumą ir selektyvumą naudojimo metu, paprastai išreiškiant jo tarnavimo laiką. Geras katalizatorių veikimas priklauso ne tik nuo būdingų aktyvių metalų savybių (pavyzdžiui, elektroninės atomų struktūros), bet ir nuo tokių veiksnių kaip jų kristalinė struktūra, dalelių dydis, specifinis paviršiaus plotas, porų struktūra ir dispersijos būsena. Be to, katalizatoriai ir nešikliai taip pat turi didelę įtaką katalizatorių veikimui.
3. Tauriųjų metalų katalizatorių klasifikacija
Pagal skirtingus klasifikavimo principus katalizatoriai priklauso skirtingoms kategorijoms.
01Skirstoma pagal nešiklio formą
Palaikomus katalizatorius galima suskirstyti į kietųjų dalelių, sferinius, stulpelius ir korio formas.
02Csuskaidomi pagrindiniais aktyviais katalizatoriaus metalais
Dažniausiai naudojami katalizatoriai yra sidabro katalizatoriai, platinos katalizatoriai, paladžio katalizatoriai ir rodžio katalizatoriai.
03Klasifikuojama pagal katalizinės reakcijos kategoriją
Tauriųjų metalų katalizatorius galima suskirstyti į dvi kategorijas: heterogeninius ir homogeninius katalizatorius:
Homogeniniai katalizatoriai dažniausiai yra tirpūs junginiai (druskos arba kompleksai), tokie kaip paladžio chloridas, rodžio chloridas, paladžio acetatas, karbonilrodis, trifenilfosfino karbonilo rodis ir kt.
Daugiafaziai katalizatoriai yra netirpios kietosios medžiagos, daugiausia metalinio vielos tinklelio ir akyto neorganinio nešiklio pavidalo metalo būsenos. Didžioji dauguma daugiafazių katalizatorių yra tauriųjų metalų tipai su nešikliu, pvz., Pt/Al2O3, Pd/C, Ag/Al2O3, Rh/SiO2, Pt Pd/Al2O3, Pt Rh/Al2O3 ir kt.
Visose katalizinėse reakcijose heterogeninės katalizinės reakcijos sudaro 80–90%.
03 Skirtumas tarp tauriųjų metalų katalizatorių ir tradicinių katalizatorių
4.Tauriųjų metalų katalizatoriaiVSTradiciniai katalizatoriai
01 Tauriųjų metalų katalizatoriai yra stabilesni ir lengviau laikomi nei įprasti metaliniai katalizatoriai
Taurieji metalai paprastai yra mažiau linkę į chemines reakcijas ir turi gana stabilias savybes (pavyzdžiui, aliuminis lengvai oksiduojasi ir paverčiamas aliuminio oksidu, kai yra veikiamas oro). Jie nėra lengvai oksiduojami kambario temperatūroje ir savaime neužsidega aukštoje temperatūroje. Paprastai rūgštys ir bazės negali jų korozuoti. Todėl paruošus su tauriųjų metalų katalizatoriais, jie yra stabilesni ir lengviau laikomi nei kai kurie įprasti metaliniai katalizatoriai.
02 Tauriųjų metalų katalizatoriai pasižymi didesniu aktyvumu ir selektyvumu žemoje temperatūroje
Moksliniais tyrimais nustatyta, kad nanomastelio tauriųjų metalų dalelių ir nešiklių sąveika gali pakeisti jų paviršiaus savybes (geometrinę struktūrą ir paviršiaus elektronus), pagreitinti reakcijas ir parodyti didelį katalizinį aktyvumą.
03Sinerginis tauriųjų metalų katalizatorių poveikis
Įvairūs tauriųjų metalų katalizatoriai gali būti naudojami ne tik atskirai, bet ir kartu.
Naudojant kartu, tarp skirtingų katalizatorių atsiranda sinergetinis efektas (kai naudojami du katalizatoriai kartu, jų katalizinis aktyvumas yra didesnis nei dviejų atskirai naudojamų katalizatorių suma), o tai labai padidina reakcijos katalizinį aktyvumą.
Be to, taurieji metalai su bendrais metalais gali sudaryti įvairaus kiekio ir dalelių dydžių sudėtinius katalizatorius, pagerinančius reakcijos selektyvumą ir katalizatoriaus tarnavimo laiką (naudojimo laiko ilgį), taip pat sumažinančius katalizatoriaus sąnaudas (tauriųjų metalų kiekis gamtoje yra labai mažas, todėl jų kainos yra daug didesnės nei bendrųjų metalų).
04 Paruošimo būdas yra paprastas, o perdirbimo efektyvumas yra geras
Kai kurių tauriųjų metalų katalizatorių sintezės sąlygos yra švelnios, sintezės metodai yra paprasti, o senų katalizatorių perdirbimo savybės vis dar yra labai geros, todėl šiuo metu jie yra labiausiai ištirtas katalizatorių tipas.
Brangiųjų metalų katalizatoriai daugiausia naudojami hidrinimo ir oksidacijos reakcijose, o iki šiol jų tyrimai daugiausia buvo skirti paruošimo būdams, dalelių dydžiui ir sąveikai su nešikliais (medžiagomis, kuriose yra tauriųjų metalų dalelių).
Nors tauriųjų metalų katalizatoriai turi įvairių privalumų, taip pat turime suvokti, kad jie nėra visagaliai. Naudodami tauriųjų metalų katalizatoriai gali prarasti savo aktyvumą dėl įvairių veiksnių, paprastai suskirstytų į tris kategorijas: apsinuodijimo, sukepinimo ir terminio dezaktyvavimo, koksavimo ir užsikimšimo.
5. Brangiųjų metalų katalizatoriai prieš ir pasroviui
01 Brangiųjų metalų katalizatorių žaliavos priklauso nuo importo
Brangiųjų metalų katalizatorių prieš srovę daugiausia sudaro tauriųjų metalų mineralai, nešiklio vystymas ir kt.
Taurieji metalai visame pasaulyje yra menki ištekliai, o pagrindinės tauriųjų metalų katalizatorių žaliavos yra platina, paladis ir kitos tauriųjų metalų žaliavos. Tačiau Kinija yra šalis, turinti itin menkus platinos grupės metalų išteklius, daugiausia priklausoma nuo importo. Kainoms įtakoja pasauliniai ir tolesnių pramonės šakų ekonomikos ciklai, jos pasižymi greitų pokyčių ir didelių svyravimų savybėmis.
Tauriųjų metalų katalizatoriams yra įvairių tipų nešikliai, daugiausia silikatai, metalų oksidai ir anglies nešikliai.
02 Tauriųjų metalų katalizatoriai plačiai naudojami pasroviui
Tai apima įvairias sritis, tokias kaip naftos chemija, anglies chemikalai, vaistai, pesticidai, maistas, dažikliai, pigmentai, naujos cheminės medžiagos, aplinkos apsauga, nauja energija, elektronika ir kt.