Johdatus jalometallikatalyytteihin

1. Jalometallikatalyyttien ominaisuudet
Kemiallisten reaktioiden nopeuden muuttaminen
Ei osallistu reaktion lopputuotteeseen
Melkein kaikkia jalometalleja voidaan käyttää katalyytteinä
Niistä yleisimmin käytettyjä jalometallikatalyyttejä ovat platina, palladium, rodium, hopea, rutenium jne. Niistä platina ja rodium ovat laajimmin käytettyjä. Täyttämättömien d-elektroniratojensa vuoksi niiden pinnat ovat alttiita adsorboimaan reagoivia aineita ja niiden lujuus on kohtalainen, mikä helpottaa "aktiivisten yhdisteiden" muodostumista. Tämän ominaisuuden ansiosta sillä on korkea katalyyttinen aktiivisuus ja kattavat erinomaiset ominaisuudet, kuten korkean lämpötilan kestävyys, hapettumisenkestävyys ja korroosionkestävyys, mikä tekee siitä tärkeän katalyyttimateriaalin.
2, jalometallikatalyyttien tärkeimmät toimintaindikaattorit
01 toimintaa
Aktiivisuus on standardi katalyytin tehokkuuden mittauksessa. Teollisuudessa se ilmaistaan ​​yleensä katalyytin tilavuusyksikköä (tai painoa) kohti saatujen tuotteiden määränä tietyissä olosuhteissa ja aikayksikköä kohti.
02 valikoivuus
Selektiivisyys viittaa katalyytin toiminnan spesifisyyteen, eli tietyissä olosuhteissa katalyytti vain kiihdyttää tiettyä kemiallista reaktiota. Selektiivisyys ilmaistaan ​​yleensä prosentteina reaktion jälkeen saatujen haluttujen tuotemolekyylien lukumäärän suhteesta reaktioon osallistuvien raaka-aineiden lukumäärään.
03 vakaus
Stabiiluudella tarkoitetaan katalyytin kykyä säilyttää aktiivisuus ja selektiivisyys käytön aikana, yleensä ilmaistuna sen käyttöiän mukaan. Katalyyttien hyvä suorituskyky ei riipu pelkästään aktiivisten metallien luontaisista ominaisuuksista (kuten atomien elektronisesta rakenteesta), vaan myös tekijöistä, kuten niiden kiderakenteesta, hiukkaskoosta, ominaispinta-alasta, huokosrakenteesta ja dispersiotilasta. Lisäksi kokatalyytit ja kantajat vaikuttavat merkittävästi katalyyttien suorituskykyyn.
3. Jalometallikatalyyttien luokitus
Eri luokitteluperiaatteiden mukaan katalyytit kuuluvat eri luokkiin.
01Jaettu kantotelineen muodon mukaan
Tuetut katalyytit voidaan jakaa hiukkas-, pallo-, pylväs- ja hunajakennomuotoihin.
02Ckatalyytin tärkeimmät aktiiviset metallit ovat laastuneet
Yleisesti käytettyjä katalyyttejä ovat hopeakatalyytit, platinakatalyytit, palladiumkatalyytit ja rodiumkatalyytit.
03Luokiteltu katalyyttisen reaktion kategorian mukaan
Jalometallikatalyytit voidaan jakaa kahteen luokkaan: heterogeeniset katalyytit ja homogeeniset katalyytit:
Homogeeniset katalyytit ovat yleensä liukoisia yhdisteitä (suoloja tai komplekseja), kuten palladiumkloridi, rodiumkloridi, palladiumasetaatti, karbonyylirodium, trifenyylifosfiinikarbonyylirodium jne.
Monifaasikatalyytit ovat liukenemattomia kiinteitä aineita, pääasiassa metallilankaverkon ja huokoisten epäorgaanisten kantoainekuormitettujen metallitilojen muodossa. Suurin osa monifaasikatalyyteistä on kantajatuettuja jalometallityyppejä, kuten Pt/Al2O3, Pd/C, Ag/Al2O3, Rh/SiO2, Pt Pd/Al2O3, Pt Rh/Al2O3 jne.
Kaikissa katalyyttisissä reaktioissa heterogeenisten katalyyttisten reaktioiden osuus on 80-90 %.
03 Ero jalometallikatalyyttien ja perinteisten katalyyttien välillä
4.JalometallikatalyytitVSTPerinteiset katalyytit
01Jalometallikatalyytit ovat vakaampia ja helpompia varastoida kuin tavalliset metallikatalyytit
Jalometallit ovat yleensä vähemmän alttiita kemiallisille reaktioille ja niillä on suhteellisen vakaat ominaisuudet (kuten alumiini hapettuu helposti ja muuttuu alumiinioksidiksi joutuessaan alttiiksi ilmalle). Ne eivät hapetu helposti huoneenlämpötilassa eivätkä syty itsestään korkeissa lämpötiloissa. Yleensä hapot ja emäkset eivät voi syövyttää niitä. Siksi jalometallikatalyyteillä valmistuksen jälkeen ne ovat vakaampia ja helpompia varastoida kuin jotkut tavalliset metallikatalyytit.
02Jalometallikatalyytit osoittavat korkeampaa aktiivisuutta ja selektiivisyyttä alhaisissa lämpötiloissa
Tutkimukset ovat osoittaneet, että nanomittakaavaisten jalometallihiukkasten ja kantaja-aineiden välinen vuorovaikutus voi muuttaa niiden pintaominaisuuksia (geometristä rakennetta ja pintaelektroneja), nopeuttaa reaktioita ja osoittaa suurta katalyyttista aktiivisuutta.
03 Jalometallikatalyyttien synergistinen vaikutus
Erilaisia ​​jalometallikatalyyttejä voidaan käyttää paitsi yksittäin myös yhdessä.
Yhdessä käytettäessä eri katalyyttien välillä on synergistinen vaikutus (kun kahta katalyyttiä käytetään yhdessä, niiden katalyyttinen aktiivisuus on suurempi kuin näiden kahden erikseen käytettyjen summa), mikä lisää suuresti reaktion katalyyttistä aktiivisuutta.
Lisäksi jalometallit voivat muodostaa yleismetallien kanssa yhdistelmäkatalysaattoreita, joilla on eri pitoisuussuhteet ja hiukkaskoot, mikä parantaa reaktion selektiivisyyttä ja katalyytin elinikää (käyttöajan pituutta) ja pienentää katalyytin kustannuksia (jalometallien määrä luonnossa on hyvin pieni, joten niiden hinnat ovat paljon korkeammat kuin yleisillä metalleilla).
04 Valmistusmenetelmä on yksinkertainen ja kierrätyskyky on hyvä
Joidenkin jalometallikatalyyttien synteesiolosuhteet ovat lieviä, synteesimenetelmät yksinkertaisia ​​ja vanhojen katalyyttien kierrätyskyky on edelleen erittäin hyvä, mikä tekee niistä tällä hetkellä tutkituimman katalyyttityypin.
Jalometallikatalyyttejä käytetään pääasiassa hydraus- ja hapetusreaktioissa, ja tähän mennessä niiden tutkimus on keskittynyt pääasiassa valmistusmenetelmiin, hiukkaskokoon ja vuorovaikutukseen kantaja-aineiden (jalometallihiukkasilla ladattujen aineiden) kanssa.
Vaikka jalometallikatalyyteillä on useita etuja, meidän on myös ymmärrettävä, että ne eivät ole kaikkivoivia. Käytön aikana jalometallikatalyytit voivat menettää aktiivisuutensa useiden tekijöiden vuoksi, jotka yleensä jaetaan kolmeen luokkaan: myrkytys, sintraus ja lämpödeaktivointi, koksautuminen ja tukkeutuminen.
5. Jalometallikatalyyttien ylä- ja alavirtaan
01 Jalometallikatalyyttien alkupään raaka-aineet riippuvat tuonnista
Jalometallikatalyyttien ylävirtaan kuuluu pääasiassa jalometallimineraaleja, kantoaineen kehitystä jne.
Jalometallit ovat maailmanlaajuisesti niukka luonnonvara, ja jalometallikatalysaattorien pääraaka-aineet ovat platina, palladium ja muut jalometalliraaka-aineet. Kiina on kuitenkin maa, jolla on äärimmäisen niukat platinaryhmän metallivarat, ja se perustuu pääasiassa tuontiin. Hintoihin vaikuttavat globaalit ja jatkojalostusteollisuuden suhdannesyklit, ja niille on ominaista nopea muutos ja suuret vaihtelut.
Jalometallikatalyyteille on olemassa erilaisia ​​kantoaineita, pääasiassa silikaatteja, metallioksideja ja hiilikantajia.
02 Jalometallikatalyyttejä käytetään laajasti loppupäässä
Se kattaa useita aloja, kuten petrokemian, hiilikemikaalit, lääkkeet, torjunta-aineet, elintarvikkeet, väriaineet, pigmentit, uudet kemialliset materiaalit, ympäristönsuojelun, uuden energian, elektroniikan jne.