Свойства гетерогенных катализаторов

Активность гетерогенного катализатора сильно зависит не только от его химической природы, но и от состояния поверхности. Не вся поверхность катализатора активна, на ней имеются активные центры, которые занимают лишь часть поверхности. Активными центрами могут служить различные неоднородности поверхности, выступающие атомы, ребра кристаллов, дефекты кристаллической решетки, микротрещины, атомы примесей и другие.

Активность гетерогенного катализатора можно увеличить следующими способами.

1. Увеличением его удельной поверхности (м² /кг). Для этого катализатор наносят на пористые вещества с большой удельной поверхностью (пемза, силикагель и т.д.). Она может достигатьсотен квадратных метров на грамм.

2. Приготовлением катализатора в неравновесных условиях, при этом на поверхности катализатора образуется мелкокристаллическая структура с большим количеством неоднородностей.

3.Применением промотирующих добавок. Промотор – это вещество, которое само не является катализатором, но увеличивает активность катализатора.

Пример:

Железный катализатор промотируют хромом или торием.

4.Применением смешанных катализаторов. Бывает, что активность смешанного катализатора значительно больше, чем суммарная активность его компонентов.

С течением времени активность гетерогенных катализаторов уменьшается вследствие процессов старения или отравления.

При старении мелкокристаллическая структура переходит в крупнокристаллическую структуру и число активных центров катализатора уменьшается.

Отравление катализатора может происходить в результате адсорбции на активных центрах некоторых веществ, входящих в состав исходных реагентов виде примесей или в состав побочных продуктов. Такие вещества называются каталитическими ядами, к ним относятся соединения мышьяка, свинца, фосфора, серы и другие. Отравление может быть обратимым или необратимым.

Пример: при окислении аммиака на платиновом катализаторе, выход продуктов быстро снижается с 93% до 3% при содержании в исходной смеси 2·10^-4% фосфористого водорода.

Дата добавления: 2014-01-05