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南通自主研发金属催化剂研究进展

贵金属催化剂在催化燃烧中的反应原理:催化燃烧借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并氧化分解为CO2和H2O,同时放出大量热能,其应用领域不断扩展,已普遍地应用在工业生产与日常生活的诸多方面。催化燃烧过程是在催化燃烧装置中进行,有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,碳氢化合的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化,碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水。金属催化剂一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应较终产物的贵金属材料。南通自主研发金属催化剂研究进展

贵金属催化剂行业也像更加绿色环保、更高性能、生产更专业化等方向发展。贵金属催化剂的起燃温度低,活性高,但在较高的温度下易烧结,因升华而导致活性组份流失,使活性降低,而且贵金属资源有限,价格昂贵,所以无法大规模使用。但其在低温时的催化活性是其他催化剂不能比的,所以现在还用于催化燃烧的起燃阶段。在保持良好转化效果的前提下,部分替代或全部替代贵金属,寻找其他高性能催材料已成为必然均势,所以大家都在研究一种能替代传统贵金属的高效廉价的催化剂。宝山区常用金属催化剂科研进展贵金属催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。

贵金属催化剂结焦和堵塞引起的失活:催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积,造成孔径减小(或孔口缩小),使反应物分子不能扩散进入孔中,这种现象称为堵塞。通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去,所以结焦失活是个可逆过程。贵金属催化剂烧结和热失活:催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。高温除了引起催化剂的烧结外,还会引起其它变化,主要包括:化学组成和相组成的变化,半熔,晶粒长大,活性组分被载体包埋,活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等。

负载型金属催化剂是金属组分负载在载体上的催化剂,用以提高金属组分的分散度和热稳定性,使催化剂有合适的孔结构、形状和机械强度。大多数负载型金属催化剂是将金属盐类溶液浸渍在载体上,经沉淀转化或热分解后还原制得。制备负载型金属催化剂的关键之一是控制热处理和还原条件(见催化剂制造)。单金属和多金属催化剂,按催化剂活性组分是一种或多种金属元素分类:单金属催化剂是指只有一种金属组分的催化剂。例如工业上首先应用的铂重整催化剂,活性组分为单一的金属铂负载在含氟或氯的η-氧化铝上。金属催化剂有单金属和多金属催化剂。

金属催化剂的合成:氧化碳加氢用镍催化剂将一氧化碳加氢还原为甲烷,是由煤转化为液体燃料和化学燃料的重要途径。此法工业上用于除去氢气中的少量一氧化碳。碱促进的铁或钴催化剂把一氧化碳加氢得到以液体烃为主的产物,称费-托合成:①采用含有费-托催化剂的沸石或不同孔径的氧化铝作催化剂。这样,产物分子受到空腔的限制,不至于产生链太长的产物。例如,在151℃和6大气压下将一氧化碳和氢气通过钴-A型沸石,只生成丙烯。②将费-托催化剂(或合成甲醇催化剂)混以HZSM-5型沸石,使生成的烃类或含氧化物的中间产物经酸催化,按碳离子机理转化为低级烃。③添加化合物对费-托催化剂进行化学修饰,使产物为低级烃。例如采用铁-锰-锌-氧化钾催化剂,产物的碳原子数小于C5。④采用新型催化剂。贵金属催化剂在多种环境下都能够稳定地保持其催化特性。韶关高纯度金属催化剂小试

金属催化剂也可按催化剂的活性组分是否负载在载体上分类,即分为非负载型和负载型金属催化剂。南通自主研发金属催化剂研究进展

金属催化剂的催化:催化重整由低辛烷值汽油馏分生成高辛烷值汽油或芳香烃的催化反应。催化重整工业迅速发展,它也是催化作用较重要的工业应用之一。重整原料是个复杂混合物,重整过程是几种反应类型组成的复杂反应。主要有:①环烷烃脱氢芳构化反应;②烷基环烷烃脱氢环化反应;③烷烃脱氢环化反应;④正烷烃异构化反应;⑤烃类加氢裂化反应;①~③包含了脱氢和异构化过程,④、⑤包含了异构化和加氢裂化过程。因此,要求重整催化剂须具有双功能,即脱氢及加氢和异构化作用。金属组分起脱氢及加氢作用;固体酸载体起异构化作用。南通自主研发金属催化剂研究进展

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