Uvod v katalizatorje iz plemenitih kovin

1. Značilnosti katalizatorjev iz plemenitih kovin
Spreminjanje hitrosti kemičnih reakcij
Ne sodeluje pri končnem produktu reakcije
Kot katalizatorji se lahko uporabljajo skoraj vse plemenite kovine
Med njimi so najpogosteje uporabljeni katalizatorji iz plemenitih kovin platina, paladij, rodij, srebro, rutenij itd. Med njimi sta najbolj razširjena platina in rodij. Zaradi nezapolnjenih d-elektronskih orbital so njihove površine nagnjene k adsorpciji reaktantov in imajo zmerno moč, kar olajša tvorbo vmesnih "aktivnih spojin". Zaradi te lastnosti ima visoko katalitično aktivnost in celovite odlične lastnosti, kot so odpornost na visoke temperature, odpornost proti oksidaciji in odpornost proti koroziji, zaradi česar je pomemben katalizatorski material.
2, glavni kazalniki aktivnosti katalizatorjev iz plemenitih kovin
01dejavnost
Aktivnost je standard za merjenje učinkovitosti katalizatorja. V industriji je običajno izražena kot količina produktov, pridobljenih na enoto prostornine (ali teže) katalizatorja pod določenimi pogoji in na enoto časa.
02selektivnost
Selektivnost se nanaša na specifičnost delovanja katalizatorja, to pomeni, da pod določenimi pogoji katalizator le pospeši določeno kemijsko reakcijo. Selektivnost je običajno izražena kot odstotek razmerja med številom želenih molekul produkta, dobljenih po reakciji, in številom surovin, ki sodelujejo v reakciji.
03stabilnost
Stabilnost se nanaša na sposobnost katalizatorja, da ohrani svojo aktivnost in selektivnost med uporabo, običajno izraženo v smislu njegove življenjske dobe. Dobra učinkovitost katalizatorjev ni odvisna samo od inherentnih značilnosti aktivnih kovin (kot je elektronska struktura atomov), ampak tudi od dejavnikov, kot so njihova kristalna struktura, velikost delcev, specifična površina, struktura por in stanje disperzije. Poleg tega imajo sokatalizatorji in nosilci tudi pomemben vpliv na delovanje katalizatorjev.
3. Klasifikacija katalizatorjev iz plemenitih kovin
Po različnih načelih razvrščanja pripadajo katalizatorji različnim kategorijam.
01Razdeljeno po obliki nosilca
Podprte katalizatorje lahko razdelimo na oblike delcev, sferične, stebraste in satjaste oblike.
02Cklasificirajo glavne aktivne kovine katalizatorja
Običajno uporabljeni katalizatorji vključujejo srebrove katalizatorje, platinaste katalizatorje, paladijeve katalizatorje in rodijeve katalizatorje.
03Razvrščeno po kategoriji katalitične reakcije
Katalizatorje iz plemenitih kovin lahko razdelimo v dve kategoriji: heterogene katalizatorje in homogene katalizatorje:
Homogeni katalizatorji so običajno topne spojine (soli ali kompleksi), kot so paladijev klorid, rodijev klorid, paladijev acetat, karbonil rodij, trifenilfosfin karbonil rodij itd.
Večfazni katalizatorji so netopne trdne snovi, predvsem v obliki kovinske žične mreže in poroznih anorganskih nosilnih kovinskih stanj. Velika večina večfaznih katalizatorjev so vrste plemenitih kovin na nosilcu, kot so Pt/Al2O3, Pd/C, Ag/Al2O3, Rh/SiO2, Pt Pd/Al2O3, Pt Rh/Al2O3 itd.
V vseh katalitskih reakcijah heterogene katalitične reakcije predstavljajo 80 % do 90 %.
03Razlika med katalizatorji iz plemenitih kovin in tradicionalnimi katalizatorji
4.Katalizatorji iz plemenitih kovin VSTradicionalni katalizatorji
01Katalizatorji iz plemenitih kovin so bolj stabilni in lažji za shranjevanje kot običajni kovinski katalizatorji
Plemenite kovine so na splošno manj nagnjene k kemičnim reakcijam in imajo razmeroma stabilne lastnosti (kot je aluminij, ki zlahka oksidira in se spremeni v aluminijev oksid, ko je izpostavljen zraku). Težko oksidirajo pri sobni temperaturi in se ne vnamejo sami pri visokih temperaturah. Na splošno jih kisline in baze ne morejo razjedati. Zato so po pripravi s katalizatorji iz plemenitih kovin bolj stabilni in lažji za shranjevanje kot nekateri navadni kovinski katalizatorji.
02Katalizatorji iz plemenitih kovin kažejo večjo aktivnost in selektivnost pri nizkih temperaturah
Raziskave so pokazale, da lahko interakcija med delci plemenitih kovin in nosilci v nanometrskem merilu spremeni njihove površinske lastnosti (geometrično strukturo in površinske elektrone), pospeši reakcije in kaže visoko katalitično aktivnost.
03Sinergijski učinek katalizatorjev iz plemenitih kovin
Različne katalizatorje iz plemenitih kovin lahko uporabljamo ne samo posamično, temveč tudi v kombinaciji.
Pri kombinirani uporabi pride do sinergističnega učinka med različnimi katalizatorji (če sta dva katalizatorja uporabljena skupaj, je njuna katalitična aktivnost večja od vsote obeh uporabljenih ločeno), kar močno poveča katalitično aktivnost reakcije.
Poleg tega lahko plemenite kovine tvorijo kompozitne katalizatorje z različnimi vsebnimi razmerji in velikostmi delcev s splošnimi kovinami, s čimer se izboljša selektivnost reakcije in življenjska doba katalizatorja (dolžina uporabnega časa) ter zmanjšajo stroški katalizatorja (količina plemenitih kovin v naravi je zelo majhna, zato so njihove cene veliko višje kot cene običajnih kovin).
04Metoda priprave je preprosta in učinkovitost recikliranja je dobra
Pogoji sinteze nekaterih katalizatorjev iz plemenitih kovin so blagi, metode sinteze so preproste, učinkovitost recikliranja starih katalizatorjev pa je še vedno zelo dobra, zaradi česar so trenutno najbolj raziskana vrsta katalizatorjev.
Katalizatorji plemenitih kovin se večinoma uporabljajo v reakcijah hidrogeniranja in oksidacije, njihove raziskave pa so bile doslej osredotočene predvsem na metode priprave, velikost delcev in interakcije z nosilci (snovi, polnjene z delci plemenitih kovin).
Čeprav imajo katalizatorji iz plemenitih kovin različne prednosti, se moramo zavedati tudi, da niso vsemogočni. Med uporabo lahko katalizatorji iz plemenitih kovin izgubijo svojo aktivnost zaradi različnih dejavnikov, ki so običajno razdeljeni v tri kategorije: zastrupitev, sintranje in toplotna deaktivacija, koksanje in blokada.
5. Katalizatorji iz plemenitih kovin pred in navzdol
01Najprejšnje surovine za katalizatorje iz plemenitih kovin so odvisne od uvoza
Predhodni razvoj katalizatorjev iz plemenitih kovin vključuje predvsem minerale iz plemenitih kovin, razvoj nosilcev itd.
Plemenite kovine so po vsem svetu redek vir, glavne surovine za katalizatorje iz plemenitih kovin pa so platina, paladij in druge surovine iz plemenitih kovin. Vendar pa je Kitajska država z izjemno redkimi viri kovin platinske skupine, ki se večinoma zanaša na uvoz. Na cene vplivajo globalni gospodarski cikli in gospodarski cikli na koncu proizvodne verige ter imajo značilnosti hitrega spreminjanja in velikih nihanj.
Obstajajo različne vrste nosilcev za katalizatorje iz plemenitih kovin, predvsem silikati, kovinski oksidi in nosilci ogljika.
02Katalizatorji iz plemenitih kovin se pogosto uporabljajo na koncu proizvodne verige
Vključuje različna področja, kot so petrokemikalije, kemikalije za premog, farmacevtski izdelki, pesticidi, hrana, barvila, pigmenti, novi kemični materiali, varstvo okolja, nova energija, elektronika itd.