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贵金属催化剂—非均相催化剂(Heterogeneous Catalysts)

一、定义
催化剂和反应物属不同物相,又称多相催化剂,反应在其相界面上进行,呈现在不同相的反应中(例如:固态催化剂在液态混合反应),一般为固体催化剂。
二、非均相催化的特点
1、反应速率受扩散影响
2、产物与催化剂容易分离
3、活性组份有较高分散度
三、贵金属非均相催化剂简介
贵金属载体催化剂地运用于各种不同的反应,包括加氢、脱氢、氢解、氧化、歧化和异构化反应。许多重要的有机转化都是以催化加氢的方式完成的。这些反应中很多都发生在液相中,应用的是间歇式料浆法和一种非均相铂族金属载体催化剂。铂族金属催化剂可以氢化大部分有机官能团。对于一个新催化工艺,催化剂或催化体系的选择需要考虑许多重要的工艺和经济性。选择贵金属催化剂的过程可以分成不同的组成部分。关键催化剂特性必须是高活性、高选择性、高回收性能以及可过滤性。重要的过程组分包括催化金属的选择、载体的选择、反应器设计、传热与传质、催化剂设计、催化剂分离以及失活催化剂的回收与净化。
1. 金属的选择 
    催化剂性能主要由贵金属组分决定。选择一种金属既要考虑它让反应速率加快的能力也要考虑其完成无用反应的能力。对于炔烃、烯烃、芳醛和芳酮中的羰基、脂肪硝基化合物的加氢反应、还原性烷基化反应、氢解反应和加氢脱卤反应而言,钯是首选金属。对卤代芳烃硝基化合物的选择性加氢反应以及还原性烷基化反应来说,铂是代表性首选金属。铑用于芳环和烯烃加氢反应,而钌用于芳环和脂肪醛和酮的加氢反应。 
 
2. 载体的选择
    一般而言,催化载体应该顾及金属的高分散度。载体的选择主要由反应体系的类型来决定。一个载体必须在反应中和再生条件下保持稳定,并且不能与溶剂、反应物和产物反生可逆反应。常见的粉状载体包括活性炭(C),氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、二氧化硅-氧化铝、炭黑(C)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、碳酸钙(CaCO3)、硫酸钡(BaSO4)。 
    大多数的贵金属催化剂负载于活性炭或氧化铝上。载体可以影响催化剂的活性、选择性、回收、净化以及原料处理与重生性,载体的关键特性包括比表面积、孔隙容积、孔隙大小分布、颗料大小、耐磨耗性、酸度、碱度、杂质能阶以及增进金属与载体交互作用的能力。金属分散度随着载体比表面积的增加而增大。体对铂的影响  
    载体的多孔性影响金属分散与分布、金属烧结性、反应物的内扩散以及产物和不良影响。较小的载体微粒尺寸会使催化活性增加,但同时会过滤性降低。载体必须拥有合理的机械性能、耐磨性和硬度。耐磨性载体赋予多种催化剂回收与快速过滤的性能。载体杂质可能会减弱金属的活性而加强催化剂选择性。 
    负载在载体上的贵金属浓度通常在1%-10%之间。对活性炭而言,实际使用的金属浓度限度为0.1%-20%,对氧化铝来说为0.1%-5%。相对催化剂活度通常会随着相同浓度金属负载量的下降而增大。  

 ,而均相催化剂则是呈现在同一相的反应(例如:液态催化剂在液态混合反应)。一个简易的非均相催化反应包含了反应物(或zh-ch:底物;zh-tw:受质)吸附在催化剂的表面,反应物内的键因十分的脆弱而导致新的键产生,但又因产物与催化剂间的键并不牢固,而使产物出现。目前已知许多表反应发生吸附反应的不同可能性的结构位置。
  仅仅由于本身的存在就能加快或减慢化学反应速率,而本身的组成和质量并不改变的物质就叫催化剂。催化剂跟反应物同处于均匀的气相或液相时,叫做单相催化作用;

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