A fémkatalizátorok osztályozása

Hordozatlan és hordozós fémkatalizátorok

Attól függően, hogy a katalizátor aktív komponensei a hordozón vannak-e vagy sem:

Nem hordozó fémkatalizátor

A hordozó nélküli fémkatalizátorokra vonatkozik, amelyek összetételük szerint két típusra oszthatók: egyfém és ötvözet. Általában fémváz, fém drótháló, fémpor, fémrészecskék, fémforgács és fémpárologtató film formájában használják. A fémváz katalizátora katalitikusan aktív fémmel és alumíniummal vagy szilíciummal ötvözetet készít, majd nátrium-hidroxid oldatot használ az alumínium vagy szilícium feloldására, hogy fémvázat képezzen. Az iparban leggyakrabban használt vázkatalizátor a csontváz-nikkel, amelyet az amerikai M. Raney talált fel 1925-ben, ezért Raney-nikkelnek is nevezik. A csontváz nikkel katalizátorait széles körben használják hidrogénezési reakciókban. Egyéb vázkatalizátorok közé tartozik a kobalt, a vázréz és a vázvas. A tipikus fém dróthálókatalizátorok a platinaháló (lásd a képet) és a platina-ródium ötvözetháló, amelyeket az ammoxidáció során használnak fel salétromsav előállítására.

Hordozott fém katalizátor

A katalizátort, amelyben a fémkomponens a hordozón van, a fémkomponens diszperziójának és termikus stabilitásának javítására használják, így a katalizátor megfelelő pórusszerkezettel, alakkal és mechanikai szilárdsággal rendelkezik. A legtöbb hordozós fémkatalizátort úgy állítják elő, hogy a fémsó-oldatot impregnálják a hordozón, majd redukálják a csapadéktranszformáció vagy termikus bomlás után. A hordozós fémkatalizátorok előállításának egyik kulcsa a hőkezelési és redukciós körülmények szabályozása.

Egyfém és többfém katalizátorok

A katalizátor aktív komponense szerint egy vagy több fémelem osztályozása:

Egyetlen fém katalizátor

Olyan katalizátorra vonatkozik, amely csak egy fémkomponenst tartalmaz. Például az iparban először 1949-ben használt platina reformáló katalizátorban az aktív komponens egyetlen fém platina, amely fluort vagy klórt tartalmazó η-alumínium-oxidra van felhordva.

Multimetallikus katalizátor

A katalizátor komponensei két vagy több fémből állnak. Például platina-rénium és más kettős (többszörös) fémreformáló katalizátorok klórtartalmú γ-alumínium-oxidon. Jobb teljesítményűek, mint a fent említett, csak platinát tartalmazó reformáló katalizátorok. Az ilyen típusú katalizátorokban a hordozón felvitt különféle fémek bináris vagy többelemes fémklasztereket képezhetnek, így az aktív komponensek hatékony diszperziója nagymértékben javul. javítani. A fémklaszter-vegyületek fogalma először a komplex katalizátorokból származott. Szilárd fémkatalizátorokra alkalmazva úgy tekinthetjük, hogy több, tucatnyi vagy több fématom csoportosul a fém felületén. Az 1970-es évek óta, ezen a koncepción alapulva, a fémklaszterek aktív központjának modelljét javasolták egyes reakciók mechanizmusának magyarázatára. A hordozós és nem hordozós multifém katalizátorokban, ha a fémkomponensek között ötvözet képződik, azt ötvözetkatalizátornak nevezzük. A leginkább kutatott és alkalmazott bináris ötvözet katalizátorok, mint például réz-nikkel, réz-palládium, palládium-ezüst, palládium-arany, platina-arany, platina-réz, platina-ródium stb. A katalizátor aktivitása állítható az ötvözet összetételének beállításával. Egyes ötvözött katalizátorok nyilvánvaló különbségeket mutatnak a felület és az ömlesztett fázis összetételében. Például kis mennyiségű réz hozzáadása után a nikkelkatalizátorhoz a nikkelkatalizátor eredeti felületi szerkezete megváltozik a felületen lévő réz dúsulása miatt, ezáltal hidrogénezve az etánt. A lízis aktivitása gyorsan csökken. Az ötvözött katalizátorok alkalmazhatók hidrogénezésben, dehidrogénezésben, oxidációban stb.