Носитель катализатора - Гомогенный и гетерогенный катализ. Промышленный катализ. Технологические приемы ускорения и замедления реакций

Носитель катализатора, иначе подложка (катализатора) (англ. carrier или support) -- инертный или малоактивный материал, служащий для стабилизации на его поверхности частиц активной каталитической фазы.

Роль носителя в гетерогенном катализе состоит в предотвращении агломерации или спекания активного компонента, что позволяет поддерживать высокую площадь контакта активного вещества (см. активная каталитическая фаза) и реагентов. Количество носителя, как правило, гораздо больше количества нанесенного на него активного компонента. Основными требованиями к носителям являются большая площадь поверхности и пористость, термическая стабильность, химическая инертность, высокая механическая прочность. В ряде случаев носитель влияет на свойства активной фазы (эффект "сильного взаимодействия металл-носитель"). В качестве носителей применяют как природные (глины, пемза, диатомит, асбест и др.), так и синтетические материалы (активные угли, силикагель, алюмосиликаты, оксиды алюминия, магния, циркония и др.) [4].

Химия катализа

Химия катализа изучает вещества, изменяющие скорость химических реакций. Вещества, замедляющие реакции, называются ингибиторами. Ферменты -- это биологические катализаторы. Катализатор не находится в стехиометрических отношениях с продуктами и регенерируется после каждого цикла превращения реагентов в продукты. Несмотря на появление новых способов активации молекул (плазмохимия, радиационное и лазерное воздействия и другие), катализ ? основа химических производств (относительная доля каталитических процессов составляет 80-90 %)Реакция, накормившая человечество (решение проблемы связанного азота) -- цикл Габера-Боша. Аммиак получают с катализатором -- пористым железом. Протекает при

Р = 30 МПа и Т = 420--500 °C

3Н2 + N2 = 2NH3

Водород для синтеза NH3 получают путем двух последовательных каталитических процессов: конверсии СН4(СН4 + Н2О > СО + 3Н2) на Ni?катализаторах и конверсии образующегося оксида углерода (СО + Н2О > СО2 + Н2). Для достижения высоких степеней превращения последнюю реакцию осуществляют в две стадии: высокотемпературная (315--480 °C) -- на Fe?Cr?оксидных катализаторах и низкотемпературная (200--350 °C) -- на Cu?Zn?оксидных катализаторах. Из аммиака получают азотную кислоту и другие соединения азота -- от лекарств и удобрений до взрывчатых веществ. Различают катализы ''гомогенный, гетерогенный, межфазный, мицеллярный, ферментативный. Энергия активации E каталитических реакций значительно меньше, чем для той же реакций в отсутствие катализатора. Например, для некаталитического разложения NH3 на N2 + Н2 E ~ 320 кДж/моль, для того же разложения в присутствии платины Е ~ 150 кДж/моль. Благодаря снижению E обеспечивается ускорение каталитических реакций по сравнению с некаталитическими.

Промотор (катализ)

Промотор (в катализе) (англ. promoter (in catalysis)) -- вещество, добавляемое к катализатору в небольших количествах с целью улучшения его свойств, таких, как активность, селективность или стабильность.

Улучшение свойств катализатора при добавлении промотора значительно превосходит тот эффект, который можно было бы получить в результате независимого действия самого промотора; сам промотор может и не обладать каталитической активностью. В общем случае по своему целевому назначению промоторы могут быть разделены на две группы:

    1. способствующие протеканию целевой реакции, т. е. увеличивающие активность катализатора; 2. подавляющие нежелательные процессы, т. е. увеличивающие селективность катализатора.

Среди промоторов первой группы различают структурообразующие и активирующие. Структурообразующие промоторы, как правило, представляют собой инертные вещества, присутствующие в катализаторе в виде мелких частиц, препятствующих спеканию частиц активной каталитической фазы, что предотвращает уменьшение активной поверхности во время работы катализатора. Активирующие промоторы могут создавать дополнительные активные центры, воздействовать на электронную структуру активной фазы и т. п. В качестве примера можно привести железный катализатор синтеза аммиака, который в качестве промоторов содержит оксид алюминия(структурообразующая добавка) и оксид калия (активирующая добавка).

4.

Похожие статьи




Носитель катализатора - Гомогенный и гетерогенный катализ. Промышленный катализ. Технологические приемы ускорения и замедления реакций

Предыдущая | Следующая