Úvod do katalyzátorů drahých kovů

1.Charakteristika katalyzátorů z drahých kovů
Změna rychlosti chemických reakcí
Nepodílení se na konečném produktu reakce
Téměř všechny drahé kovy lze použít jako katalyzátory
Mezi nejpoužívanější katalyzátory z drahých kovů patří platina, palladium, rhodium, stříbro, ruthenium atd. Z nich jsou nejpoužívanější platina a rhodium. Vzhledem k jejich nevyplněným d-elektronovým orbitalům jsou jejich povrchy náchylné k adsorpčním reaktantům a mají střední pevnost, což usnadňuje tvorbu přechodných „aktivních sloučenin“. Díky této vlastnosti má vysokou katalytickou aktivitu a komplexní vynikající vlastnosti, jako je odolnost proti vysokým teplotám, odolnost proti oxidaci a odolnost proti korozi, což z něj činí důležitý katalyzátorový materiál.
2,Hlavní ukazatele aktivity katalyzátorů z drahých kovů
01 činnost
Aktivita je standardem pro měření účinnosti katalyzátoru. V průmyslu se obvykle vyjadřuje jako množství produktů získaných na jednotku objemu (nebo hmotnosti) katalyzátoru za určitých podmínek a za jednotku času.
02 selektivita
Selektivita se týká specifičnosti působení katalyzátoru, to znamená, že za určitých podmínek katalyzátor pouze urychluje určitou chemickou reakci. Selektivita se obvykle vyjadřuje jako procento poměru počtu požadovaných molekul produktu získaných po reakci k počtu surovin účastnících se reakce.
03stabilita
Stabilita se týká schopnosti katalyzátoru zachovat si během používání svoji aktivitu a selektivitu, obvykle vyjádřenou jeho životností. Dobrý výkon katalyzátorů závisí nejen na vlastních vlastnostech aktivních kovů (jako je elektronová struktura atomů), ale také na faktorech, jako je jejich krystalová struktura, velikost částic, specifický povrch, struktura pórů a stav disperze. Kromě toho mají ko-katalyzátory a nosiče také významný vliv na výkonnost katalyzátorů.
3.Klasifikace katalyzátorů z drahých kovů
Podle různých principů klasifikace patří katalyzátory do různých kategorií.
01Děleno podle tvaru nosiče
Katalyzátory na nosiči lze rozdělit na částicový, kulový, sloupcový a voštinový tvar.
02Classovány hlavními aktivními kovy katalyzátoru
Mezi běžně používané katalyzátory patří stříbrné katalyzátory, platinové katalyzátory, palladiové katalyzátory a rhodiové katalyzátory.
03Klasifikováno podle kategorie katalytické reakce
Katalyzátory z drahých kovů lze rozdělit do dvou kategorií: heterogenní katalyzátory a homogenní katalyzátory:
Homogenní katalyzátory jsou obvykle rozpustné sloučeniny (soli nebo komplexy), jako je chlorid palladnatý, chlorid rhodium, octan palladnatý, karbonylrhodium, trifenylfosfinkarbonylrhodium atd.
Vícefázové katalyzátory jsou nerozpustné pevné látky, hlavně ve formě kovového drátěného pletiva a porézních anorganických nosičů naplněných kovovými stavy. Převážná většina vícefázových katalyzátorů jsou typy ušlechtilých kovů na nosiči, jako je Pt/Al2O3, Pd/C, Ag/Al2O3, Rh/SiO2, Pt Pd/Al2O3, Pt Rh/Al2O3 atd.
Ve všech katalytických reakcích tvoří heterogenní katalytické reakce 80 % až 90 %.
03 Rozdíl mezi katalyzátory z drahých kovů a tradičními katalyzátory
4.Katalyzátory z drahých kovůVSTradiční katalyzátory
01 Katalyzátory z drahých kovů jsou stabilnější a snáze se skladují než katalyzátory z běžných kovů
Drahé kovy jsou obecně méně náchylné k chemickým reakcím a mají relativně stabilní vlastnosti (např. hliník se snadno oxiduje a mění se na oxid hlinitý, když je vystaven vzduchu). Při pokojové teplotě se nesnadno oxidují a při vysokých teplotách se samy nevznítí. Obecně je kyseliny a zásady nemohou korodovat. Proto jsou po přípravě s katalyzátory z drahých kovů stabilnější a snáze skladovatelné než některé běžné kovové katalyzátory.
02 Katalyzátory z drahých kovů vykazují vyšší aktivitu a selektivitu při nízkých teplotách
Výzkum zjistil, že interakce mezi nanočásticemi drahých kovů a nosiči může změnit jejich povrchové vlastnosti (geometrickou strukturu a povrchové elektrony), urychlit reakce a vykazovat vysokou katalytickou aktivitu.
03Synergický efekt katalyzátorů z drahých kovů
Různé katalyzátory z drahých kovů lze použít nejen jednotlivě, ale i v kombinaci.
Při použití v kombinaci dochází k synergickému účinku mezi různými katalyzátory (při použití dvou katalyzátorů společně je jejich katalytická aktivita větší než součet dvou použitých samostatně), což značně zvyšuje katalytickou aktivitu reakce.
Kromě toho mohou drahé kovy vytvářet kompozitní katalyzátory s různými poměry obsahu a velikostí částic s obecnými kovy, což zlepšuje selektivitu reakce a životnost katalyzátoru (délku doby použitelnosti) a snižuje náklady na katalyzátor (množství drahých kovů v přírodě je velmi malé, takže jejich ceny jsou mnohem vyšší než ceny obecných kovů).
04Způsob přípravy je jednoduchý a recyklační výkon je dobrý
Podmínky syntézy některých katalyzátorů z drahých kovů jsou mírné, metody syntézy jsou jednoduché a recyklační výkon starých katalyzátorů je stále velmi dobrý, což z nich v současnosti činí nejvíce studovaný typ katalyzátoru.
Katalyzátory z drahých kovů se používají především při hydrogenačních a oxidačních reakcích a jejich výzkum se dosud soustředil především na způsoby přípravy, velikost částic a interakce s nosiči (látky nabité částicemi drahých kovů).
Přestože katalyzátory z drahých kovů mají různé výhody, je třeba si také uvědomit, že nejsou všemocné. Během používání mohou katalyzátory z drahých kovů ztratit svou aktivitu v důsledku různých faktorů, obecně rozdělených do tří kategorií: otrava, slinování a tepelná deaktivace, koksování a zablokování.
5. Před a za katalyzátory z drahých kovů
01 Prvotní suroviny katalyzátorů z drahých kovů jsou závislé na dovozu
Upstream katalyzátorů z drahých kovů zahrnuje především minerály drahých kovů, vývoj nosičů atd.
Vzácné kovy jsou celosvětově vzácným zdrojem a hlavními surovinami pro katalyzátory z drahých kovů jsou platina, palladium a další suroviny z drahých kovů. Čína je však zemí s extrémně vzácnými zdroji kovů skupiny platiny, která je závislá především na dovozu. Ceny jsou ovlivňovány globálními ekonomickými cykly a ekonomickými cykly navazujících odvětví a mají vlastnosti rychlých změn a velkých výkyvů.
Pro katalyzátory z drahých kovů existují různé typy nosičů, zejména silikáty, oxidy kovů a nosiče uhlíku.
02 Katalyzátory z drahých kovů jsou široce používány ve výrobním procesu
Zahrnuje různé oblasti, jako je petrochemie, uhelné chemikálie, léčiva, pesticidy, potraviny, barviva, pigmenty, nové chemické materiály, ochrana životního prostředí, nová energetika, elektronika atd.