金属催化剂的研究进展

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负载型金属催化剂原子级表征及研究进展

负载型金属催化剂原子级表征及研究进展

-~>""^#研究与讨论於负载型金属催化剂原子级表征及研究进展白羽%满毅柳颖杜雪丽"中国石油化工股份有限公司北京化工研究院分析研究所,北京100013)摘要:负载型金属催化剂具有选择性高、活性高、稳定性高、腐蚀性小、可重复利用的特点,这些性能与催化剂结构存在很大关系°基于对负载型金属催化剂结构和作用机理的深入研究,本文介绍了几种负载型金属催化剂的原子级表征技术。

主要归纳了几种表征技术的适用范围、不同表征数据的分析。

通过这些表征技术以及多种技术的融合使用,为最终实现催化剂的实际工业价值提供可能性°关键词:负载型金属催化剂原子级表征DOI:10.3969/j.issn.1001—232x.2021.02.010Atomic characterization technology and research progress of supported metal catalysts.Bai Yu%,ManYi#Liu Ying#Du Xueii(Analytical Research Division#Beijing Research Institute of Chemical Indus­try#Beijing100013#China)Abstract:Thesupported metalcatalysthasthecharacteristicsofhighselectivity#highactivity#high stability#low corrosiveness and reusability#which are closely related to the structure of the catalyst. Basedonin-depthstudyofthestructureandmechanism#severalatomiccharacterizationtechniquesofsup-ported metalcatalystsareintroduced.Thispapermainlysummarizestheapplicationscopeofcharacteriza-tion techniques and the analysis ofdi f erentcharacterization data.Through thecombination ofthese characterizationtechniquesand various techniques#it is possible to realize the industrial value ofthe catalyst.Key words:Supported metal catalysts$Atomic level$Characterization1引言随着社会的不断进步和科技的飞速发展,催化剂在人们日常生活中的地位显著提高,尤其在与人们生活息息相关的领域,例如石油冶炼「1、有机合成"*、环境污染的防治⑶等方面,化工产品数量和质量的提高也意味着对催化剂要求的不断提高’负载型金属催化剂在化学反应中只降低反应的活化能,不改变其在反应前后的种类和数量的属性,使得这种催化剂在化工行业中起到至关重要的作用4,例如乙烘的选择性加氢制乙烯反应)5*、水汽转化反应6、催化脱氢反应7等’负载型金属催化剂主要由载体和金属化合物配合而成’这种催化剂具有选择性高、活性高、稳定性高、腐蚀性小的特点,并且可以重复利用)89*'这些性能与催化剂结构也有很大关系’为了探究其性能和结构的关系,则需要通过多种表征手段分析’传统的表征方法目前能对不同种催化体系得到较好的剖析,例如场发射扫描电镜(SEM)可以探究催化剂的表面形貌和大小)10*,X射线光电子能谱(XPS)可以探究负载催化剂表面的化学状态⑴*。

poe 镍金属催化剂

poe 镍金属催化剂

poe 镍金属催化剂【引言】在聚合物催化剂领域,POE(聚烯烃弹性体)镍金属催化剂备受关注。

这种催化剂具有优异的催化性能和环保特性,已成为我国研究的热点。

本文将对POE镍金属催化剂的性质、应用领域、我国研究进展等方面进行详细介绍。

【POE镍金属催化剂的性质与特点】POE镍金属催化剂具有以下特点:活性高、选择性好、寿命长、抗毒性能力强。

这些性质使得POE镍金属催化剂在催化过程中具有较高的效率,同时有利于提高POE的性能。

【POE镍金属催化剂的应用领域】镍金属催化剂广泛应用于POE的制备和生产过程中,主要包括:1)催化剂载体;2)催化剂活性组分;3)催化剂制备方法。

【我国POE镍金属催化剂的研究进展】近年来,我国在POE镍金属催化剂研究方面取得了显著成果。

研究内容包括催化剂的合成、性能研究、应用技术等。

此外,我国还针对POE镍金属催化剂的关键技术进行了攻关,取得了一系列突破。

【镍金属催化剂在POE制备过程中的优势】在POE制备过程中,镍金属催化剂具有以下优势:1)催化效率高,生产成本降低;2)活性组分分布均匀,催化剂性能稳定;3)抗毒性能力强,有利于提高POE性能。

【镍金属催化剂在POE应用中的优势】镍金属催化剂在POE应用中也具有明显优势:1)优异的力学性能;2)良好的耐磨性能;3)环保性能突出。

这些优势使得POE镍金属催化剂在实际应用中具有广泛的市场前景。

【镍金属催化剂的发展前景与挑战】随着我国对环保、节能和高性能材料的关注,POE镍金属催化剂的发展前景十分广阔。

然而,催化剂的研究仍面临一些挑战,如活性组分分散度、催化剂稳定性等方面的问题。

【结论】总之,POE镍金属催化剂作为一种高性能、环保型催化剂,在我国已取得了一定的研究进展。

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展

铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展金属催化合成是一种强有力的有机合成方法,已被广泛应用于有机合成的各个领域。

铂族金属催化剂是一类重要的金属催化剂,由于其优异的催化效果和广泛的适用范围,在有机合成反应中受到了广泛的关注和研究。

本文将介绍铂族金属催化剂用于有机合成反应的研究进展。

一、铂族金属催化剂的分类铂族金属催化剂包括铂、钯、铑、钌、铱等五种金属催化剂。

其中,钯催化剂是使用最广泛的一类,其次是铑、铂、钌和铱。

二、铂族金属催化剂的合成铂族金属催化剂的合成方法多种多样,一般分为以下几类:1. 先进的催化剂合成方法先进催化剂合成方法包括单分散自支撑的纳米催化剂以及均一化学物质合成的催化剂。

这种方法可以制备出高效、选择性高的催化剂。

2. 特殊合成法特殊合成法包括共沉淀法、微波合成法、热分解法、光化学合成法等。

三、铂族金属催化剂在有机合成反应中的应用铂族金属催化剂广泛应用于质子化反应、碳碳键的形成反应、还原和氧化反应、氢化反应、异构化反应、选定的有机合成反应等众多领域。

1. 质子化反应铂族金属催化剂可以在加氢作用下,促进烯烃的质子化反应,使其形成烷基化产物。

这种方法既可以用于众多化学反应如18-烷化反应、构建手性中心等的化学反应。

这种反应可以通过手性配体的引入来使反应产生相应的手性产物,具有巨大的应用潜力。

2. 碳碳键的形成反应铂族金属催化剂可以促进碳碳键形成反应,形成碳-碳键。

例如,钯催化剂、铂催化剂、铑催化剂、钌催化剂等都可以作为碳碳键形成反应的催化剂,可以用于寻找新的有机反应途径。

3. 还原和氧化反应钯催化剂和铂催化剂在还原和氧化反应中有重要的应用。

例如,钯催化还原已被广泛用于苯环和噻吩环上的卤素化合物的还原,铂催化氧化已被广泛用于醇和酚的氧化。

4. 氢化反应铂族金属催化剂还被广泛用于氢化反应,铱催化剂和钯催化剂在炔烃和叠氮化合物的氢化反应中使用最广泛。

5. 异构化反应钌催化剂则在苯环和噻吩环上的的氢化反应中适用最广,称为酰胺烯异构化反应。

金属氧化物催化剂的研究与应用

金属氧化物催化剂的研究与应用

金属氧化物催化剂的研究与应用催化剂可以加速化学反应的过程,并且也可以降低反应所需的能量,这在很多工业和生产过程中都扮演了非常重要的角色。

其中,金属氧化物催化剂因为其稳定性和高效性在许多领域受到了广泛应用。

本文将介绍金属氧化物催化剂的研究和应用,以及其在环保、能源、化工和医药方面的应用前景。

一、研究进展研究表明,金属氧化物催化剂主要由两部分组成:金属氧化物和载体。

而其效率、活性和稳定性的提高与催化剂所用的金属氧化物和载体的性质有密切关系。

可以通过调整金属氧化物和载体的结构、成分和形貌等方面来改善催化剂的性能。

在研究中,一些新型的金属氧化物催化剂的应用也不断发展。

例如,贵金属复合氧化物的催化性能明显优于单贵金属氧化物,因此在催化剂研究和应用中也受到了极高的关注。

此外,一些基于稳定金属氧化物的绿色催化剂也得到了广泛的研究和应用,它们可以有效减少化工反应中的毒性物质和有害物质的排放,并且可以使过程更加环保和高效。

二、应用领域1.环保在环保方面,金属氧化物催化剂可以在废气处理、液体废弃物处理和水污染治理等方面发挥重要作用。

例如,V2O5/SiO2 催化剂可以将吸附在颗粒物上的有机物物质重新转化为可被生物降解的物质,从而有效改善城市空气质量。

此外,一些含氧、氮和硫等的有机物质在金属氧化物催化剂的作用下可以快速氧化降解,降解率可达90%以上。

2.能源在能源领域,一些金属氧化物催化剂已经被应用于燃料电池和太阳能电池等方面。

例如,二氧化锰和三氧化铁的电子传输能力极强,可以有效提高锂离子电池的容量和循环性能。

此外,钛酸锂和二氧化钛等金属氧化物材料在光催化领域也具有很高的应用价值,它们可以将太阳能转化为可用于制氢和发电等领域的化学能。

3.化工在化工领域,金属氧化物催化剂可以用于高分子合成、石油化工和有机合成等方面,从而提高产品的纯度和加工效率。

例如,钛酸锂催化剂可以促进环氧树脂的交联反应,提高其热稳定性和耐化学腐蚀性。

贵金属催化剂的应用研究进展

贵金属催化剂的应用研究进展

贵金属催化剂的应用研究进展一、本文概述贵金属催化剂,以其独特的催化性能和广泛的应用领域,一直是化学催化领域的研究热点。

随着科学技术的不断发展,贵金属催化剂的应用研究进展日益受到人们的关注。

本文旨在全面概述贵金属催化剂的应用研究进展,包括其基本原理、应用领域、制备方法以及未来的发展趋势。

通过对相关文献的综述和整理,本文旨在为研究者提供一个全面、深入的贵金属催化剂应用研究的参考,推动该领域的发展。

本文将简要介绍贵金属催化剂的基本概念和催化原理,为后续研究提供理论基础。

本文将重点综述贵金属催化剂在各个应用领域的研究进展,如石油化工、环境保护、能源转化等。

随后,本文将探讨贵金属催化剂的制备方法,包括传统的物理法和化学法,以及新兴的纳米制备技术等。

本文将展望贵金属催化剂未来的发展趋势,包括催化剂的改性、复合催化剂的研发以及催化剂的再生利用等。

通过本文的综述,我们期望能够为贵金属催化剂的应用研究提供有益的参考,推动该领域的技术进步和创新发展。

二、贵金属催化剂的制备技术贵金属催化剂的制备技术是影响其催化性能和应用效果的关键因素。

近年来,随着纳米技术、物理化学和表面科学的快速发展,贵金属催化剂的制备方法也在不断创新和优化。

物理法是一种传统的贵金属催化剂制备方法,包括蒸发冷凝法、溅射法、离子交换法等。

这些方法能够制备出高纯度的贵金属催化剂,但其设备成本高、工艺复杂,且制备过程中容易引入杂质,影响催化剂的活性。

化学法是目前制备贵金属催化剂最常用的方法,包括浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等。

这些方法可以通过控制反应条件,调节催化剂的组成和结构,从而优化其催化性能。

例如,浸渍法可以通过将载体浸渍在含有贵金属离子的溶液中,再通过还原剂将贵金属离子还原为金属颗粒,从而制备出负载型贵金属催化剂。

共沉淀法则可以通过将贵金属盐和载体前驱体共同沉淀,再经过热处理和还原,得到具有特定结构和组成的贵金属催化剂。

还有一些新兴的制备方法,如微波辅助法、超声辅助法、光化学法等。

210978596_金属钯催化剂研究进展

210978596_金属钯催化剂研究进展

I ndustry development行业发展金属钯催化剂研究进展孟志宇摘要:本文分析了当前金属钯催化剂应用包括氢化反应和氧化反应。

综述了国内外钯催化剂研制情况。

指出未来钯催化剂发展是向石墨烯、低成本纳米二氧化钛为载体的催化剂研制。

关键词:钯催化剂;浸渍法;TiO2;活性炭;模型钯是一种稀有贵金属,底壳中含量约为0.0006ppm,在航空、航天、核能等高科技领域中是不可缺少材料。

此外钯还用于制备催化剂,被广泛应用到汽车尾气净化、石油精炼等领域。

1 金属钯催化剂应用1.1 氢化反应石油领域中氢化反应是指在反应过程中加入氢原子的,进而生产其它化工原料,例如生产醋酸乙烯。

钯在加氢中发挥了重要作用,可以在覆盖范围之内,帮助内部离子分化,形成网状的碳元素,此时的金属钯内部处于二维结构,自身具有良好的催动作用。

随后,在金属钯中加入石墨烯中和反应,表面会出现一层羧基,促使钯与二亚乙基三胺逐渐融合,产生缩反应。

为后续的氢化处理营造反应环境。

此类研究主要有几类具有代表性的结果:(1)钯催化剂在邻氯硝基苯中加氢研究,分析表明钯催化剂在邻氯硝基苯加氢中催化活性比较高,但容易脱氯生成苯胺,影响钯应用。

为解决该难题,近年来发展了单钯催化剂和双金属钯催化剂,这些催化剂能够提高钯催化产品质量。

(2)多级孔Al2O3负载钯催化剂制备及加氢性能。

以聚甲基丙烯酸单脂为模板剂,使用胶体晶体模板制备出Al2O3载体,使用浸渍方法制备出钯催化剂。

研究结果表明制备的钯催化剂是一种三维有序相通大孔结构,表面积达到100.845m2/g,应用到对苯乙烯加氢中活性TOF值达到0.56s-1。

以PdCl2为前驱体,Al2O3为载体,使用浸渍方制备出蒽醌加氢流化床Pd/Al2O3催化剂,将该催化剂应用到蒽醌加氢中。

此时蒽醌内部存在的金属钯与自身的硅元素处于稳定均衡的运动状态,活性较强。

在测定材料之中,加入溴代芳烃、氯代芳烃与苯小的钯核几种元素后,观测此时金属钯的定向反应,一旦出现偶联反应,则表明所测定的金属钯被催化,内部的离子不断聚集,形成稳定的反应空间。

有机合成中的金属催化反应研究进展

有机合成中的金属催化反应研究进展

有机合成中的金属催化反应研究进展有机合成是一门极其重要的化学学科,它是用于制备基础化合物、添加剂、催化剂、药物等大量有机化合物的学科。

与传统的常规有机合成方法相比,金属催化反应作为一种高效且环保的有机化合物制备方法,近年来得到了广泛应用。

本文将从金属催化反应机理的解析、金属催化剂的研究进展、金属催化反应在有机合成中的应用等方面综合探讨有机合成中的金属催化反应研究进展。

一、金属催化反应机理的解析金属催化反应机理指的是在特定的催化剂作用下,无机物或有机物能够发生化学反应。

金属催化反应机理包括配位结构、配体效果和反应动力学等方面的研究。

1. 配位结构金属催化剂由金属原子和配体构成,其中金属原子是反应中心,配体扮演辅助和稳定反应中心的角色。

不同的配体对反应活性、反应选择性及催化剂稳定性均产生重要影响。

2. 配体效应配体是影响金属催化剂选择性和反应活性的重要因素。

不同配体在反应体系中具有不同的电子性质、空间位阻及反应中心的性质,具有很大的影响。

3. 反应动力学反应动力学研究主要包括催化剂与底物反应,以及反应过程中中间体的性质和作用等方面。

反应动力学研究对于反应条件的优化,催化剂的选择和设计等都具有重要意义。

二、金属催化剂的研究进展金属催化剂是金属有机化学研究中的重要组成部分。

目前,常用的催化剂主要包括钯、铂、铑、铜、钼、铁等金属。

1. 钯催化剂钯催化反应已成为有机合成领域的研究热点。

钯催化合成芳香化合物、脂肪族化合物、螺环化合物等已有了重要进展。

尤其是钯催化的交叉偶联反应、氨基甲酸酯基烷基化反应、催化升格等反应具有广泛的应用前景。

2. 铂催化剂铂催化反应广泛应用于有机合成和生物医药领域。

铂催化的烯烃同分异构化、有机合成中的糖苷化反应、DNA连接反应等已取得了重要进展。

3. 铑催化剂铑是一种高效的催化剂,在不对称催化剂的合成和应用中具有广泛的应用前景。

铑催化的孪晶化、精细化学品和生理活性物质的合成等领域取得了重要进展。

我对金属载体催化剂的研究进展的认识和感悟

我对金属载体催化剂的研究进展的认识和感悟

金属载体催化剂的研究进展同传统载体催化剂相比,金属载体催化剂由于具有以下的优良性能而受到广大研究人员的注意:(1)金属载体的壁厚可以降低到0.04mm左右,大大增加其有效截面,从而减低阻力;(2)金属载体具有较大的几何表面积,在获得相同净化性能的条件下可节约贵金属的用量;(3)金属载体具有良好的延展性,可以按照任意形状加工制造;(4)金属载体具有良好的热传导性,可以快速地将热量传递,从而达到启动温度或将热量散发。

自20世纪80年代以来,世界各国对金属载体催化剂在理论上和应用上进行了大量的研究,并取得了重大进展。

本文现对其研究和应用进展作一综述.1载体的表面处理到目前为止,Ti、Al、Ni、Fe-Cr-Al、不锈钢等几种金属和合金被广泛地研究,从加工性能和未来发展等综合考虑,Ti和Fe-Cr-Al合金的应用前景最为广泛,已有的金属载体研究也多是围绕Ti和Fe-Cr-Al合金进行。

以下主要对Ti和Fe-Cr-Al合金的表面处理加以介绍。

1.1Ti合金的表面处理Ti合金在使用前,一般进行超声震荡、酸洗、喷砂等表面处理。

超声震荡主要消除载体表面的油污,酸洗和喷砂是为了在表面形成大量的新增孔,用于提高金属载体与涂覆层的结合力。

酸洗的溶液主要有CH3COOH、H2SO4、HF-HCl和HF-HNO3等。

在酸洗过程中,需要增强酸洗液的流动性,以防形成点腐蚀。

钛表面的喷砂处理一般选用白刚玉进行,压力控制在0.45MPa以下,否则容易在钛表面形成氧化铝的二次污染。

1.2Fe-Cr-Al合金的表面处理Fe-Cr-Al合金在使用前,通常进行高温氧化。

经高温氧化后,会在表面形成一层厚度约为1μm~2μm的α-Al2O3晶须(见图1),为下一步的负载活性溶液涂覆提供了大量的机械锚接点,大大改善了涂覆层与金属载体的结合性[1]。

为了进一步提高活性组分的分散度和利用率,通常在Fe-Cr-Al合金表面负载一层大约厚度为50μm的γ-Al2O3,然后再将活性组分负载在γ-Al2O3内。

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贵金属催化剂的研究进展摘要:贵金属催化剂是指能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。

贵金属催化剂以其良好的活性和选择性,成为近些年催化剂领域研究的重点。

本文主要介绍了几种主要的催化剂以及催化剂失活的原因。

关键词:金属催化剂;制备;应用0.引言催化技术作为现代化学工业的基础,正日益广泛和深入地渗透于石油炼制、化学、高分子材料、医药等工业以及环境保护产业中,起着举足轻重的作用。

长期以来,工业上使用的传统催化剂往往存在着活性低、选择性差等缺点,同时常需要高温、高压等苛刻的反应条件,且能耗大,效率低,不少还对环境造成污染。

为此人们在不断努力探索和研究新的高效的环境友好的绿色催化剂。

近年来的研究表明,负载型金属催化剂基本上兼具无机物非均相催化剂与金属有机配合物均相催化剂的优点,它不但具有较高的活性和选择性,腐蚀性小,而且容易回收重复利用,且稳定性好。

对于负载型金属催化剂,每个过渡金属原子都是活性中心,催化剂活性非常高,可以达到上亿倍。

1.贵金属催化剂的种类贵金属催化剂按照组成和结构通常可分为均相催化剂和多相催化剂。

均相贵金属催化剂中贵金属以高分散的纳米颗粒状态或金属簇形式存在,如金催化剂。

当金被制成纳米数量级的超细粉末后,其比表面积大大增加,使得纳米金粒子与较大尺寸的金表现出不同的化学活性和催化性能,通常认为这与金粒子的表面特性、体积以及量子尺寸等因素密切且相关。

多相贵金属催化剂中贵金属以颗粒状高分散于载体上,可负载于金属氧化物或分子筛等之上。

这样可以结合两种材质的不同性质得到性能更好的催化剂。

2.贵金属催化剂的应用2.1.负载型铑催化剂近年来不对称催化在药物合成中应用也越来越多。

铑在不对称催化方面应用较早,范围也很广,主要应用在加氢方面,在氢甲酰化、氢硅烷化、烯烃异构化不对称催化反应也有很多报道[1]。

Rh的负载型催化剂应用领域主要在加氢、氢甲酰化、羰基化中。

熊伟等[2]研究了苯乙酮在负载型铑催化剂催化下的多相不对称氢化反应。

以RhC l3-3H2O为前躯体,选用三苯基膦的三磺酸钠盐(TPPTS)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作为保护剂制得催化剂,结果表明:Rh的负载量为1%时,两种载体A l2O3与Si O2的催化活性都很高,苯乙酮加氢产物的对应选择性分别达到了22.5%和25.4%。

该反应为:魏音[3]研究了不同载体,添加不同助剂制备的负载型铑催化剂在乙烯氢甲酰化反应合成丙醛中的催化性能,并制备出了性能比较好的催化剂。

邵国刚、申群兵[4]等人针对对氨基苯甲酸加氢合成对氨基环己烷甲酸反应,制备出了高效负载型Rh催化剂。

考察了载体对催化剂反应性能的影响,发现γ-A l2O3,是较好的载体。

在80℃、8.0MPa 反应条件下,对氨基环己烷甲酸收率为84.6%.反应为:2.2.负载型钌催化剂负载型钌催化剂在药物合成中主要用于葡萄糖加氢合成山梨醇,在合成某些氨基酸中也有部分的应用。

Auer[5]等人系统地研究了不同载体(活性炭、各种氧化铝、二氧化硅、硅藻土等)负载钌催化剂的催化性能,结果表明,活性炭负载钌催化剂具有较好的活性和较高的稳定性。

Hoffer[6]等人研究了制备方法对Ru/C催化剂各项性能的影响。

BetancouIt[7]等研究了用离子交换法和液相还原法制备的Ru/C催化剂在葡萄糖加氢反应中的活性、选择性和稳定性,发现钌在上述两种催化剂上分布很均匀,晶粒都小于1nm,两种催化剂的活性和选择性都较高,催化剂的稳定性较好,连续使用312h反应活性仅下降3l.7%。

山梨醇合成式为:薛芳,宋光富[8]等人研究了负载型的高分散纳米贵金属催化剂和含钌的双金属催化剂对2-吡啶甲酸甲酯加氢反应的催化活性。

结果表明,单金属催化剂Ru(5%)/C对吡啶及其衍生物具有较好的催化活性。

在50℃、5.0MPa的条件下,催化2-吡啶甲酸甲酯,其加氢转化率达100%,TOF达到了10。

Ketan P.Pimparkar等人[9]研究了以5%的Ru/C做催化剂,催化丙氨酸、缬氨酸,丝氨酸加氢,反应在7MP的氢压和130℃下在高压反应釜中进行。

结果表明并非只有竞争吸附影响他们的加氢速率。

在三种氨基酸中,丙氨酸和丝氨酸加氢速率差不多,而缬氨酸加氢很缓慢。

2.3.银催化剂银可负载在各种载体上,但有研究表明,氧化铝是银催化剂最佳载体原料。

Siriphong Rojluechai等人对Ag负载在A l2O3,Ti O2,Ce O2三种不同载体上时,对乙烯进行环氧化反应,发现Ag/A l2O3催化剂的催化活性最高。

同时,他们在Ag/ A l2O3催化剂上添加Au,发现这样可以提高乙烯环氧化反应的催化活性,原因是Au在催化剂中起到稀释剂的作用,使得Ag表面产生新的适合氧分子吸附的单层银[10]。

银除了在乙烯氧化反应中有广泛应用外,在抗菌方面也有长的使用历史。

Jing Li等人制备了Ag/VOx-NTs催化剂,并对该催化剂进行抗菌实验,实验表明该催化剂具有很强的抗菌作用,并且有可能在净化水体方面有较好的应用[11]。

银催化剂还用于氧化反应、加氢催化反应、对NO\CO的催化反应、电催化反应、光催化反应等。

2.4.金催化剂金在催化反应中曾经被认为是惰性粒子,随着纳米材料的发展,人们逐渐发现当金的颗粒尺寸低于3~5 nm时,它在很多化学反应中都会表现出很好的催化活性。

Graham Hutchings等人研究发现碳负载的金属氯化物的催化剂活性与阳离子的电势大小有关,从而得出A u3+是乙炔氢氯化反应的最好催化剂的结论。

Marco Conte等人也对金催化乙炔氢氯化反应进行研究,发现在活性炭上负载金和钯,能提高反应活跃性[12]。

有研究表明纳米金粒子能负载在很多基体上,如Ti O2、A l2O3、F e2O3和Ce O2等,都在CO氧化反应中表现出良好的催化活性[13,14],但是这种性质在Si O2基体上却表现的不明显。

Haoguo Zhu等人针对Au/Si O2催化剂在低温下的CO氧化反应进行研究,发现利用A u2C l3作为前躯体来合成的Au/Si O2介孔催化剂在CO 氧化反应中表现很高的催化活性[15]。

纳米金粒子能在很多反应中表现很高的催化活性,特别是在温度低于200℃时。

同时,金纳米粒子负载在多种基体材料上包括活性炭和沸石能在环境保护中有广泛应用,特别是在常温、潮湿的环境下不需要加热即可有效的清理污染的空气[16]。

Au催化剂也较多地用于氧化反应、氧化分解、催化反应、选择性氧化、选择性加氢、氢氯化反应等。

Biella等人[17,18,19]研究了Au/C和Au/Ti O2催化剂。

结果表明,单金属Au/C催化剂的活性明显好于双金属P d2Bi/C、P t2Bi /C催化剂,不但催化剂选择性较高,且反应过程中,pH值对催化剂活性影响很小。

重要的是当葡萄糖转化率达到85%~90%时,反应速率才开始降低。

用热的去离子水冲洗使用过的催化剂后,催化剂的活性得到了再生。

他们认为催化剂的高活性是由于金特有的本性。

2.5.铂催化剂Pt催化剂还具有加氢、脱氢功能。

在加氢催化反应中,负载型Pt催化剂较多地应用于-COOH→-CH20H和C=C→CH—CH,并且Pt催化剂在乙炔加氢、乙烯加氢、羰基加氢的反应中只需在室温下即可进行。

早在1949年the Universal Oil Products Company就将纳米铂催化剂运用于石油重整。

随后铂催化剂得到了迅速的发展,这类催化剂中Pt的粒径在1 nm左右、含量在大约为0.5%,负载在高孔隙度的氧化物基体上,如A l2O3。

铂粒子具有立方八面体结构[20]。

自从1979年起就将Pt用于汽车尾气净化催化剂。

随着后来对原料价格、催化性能以及制备工艺等要求的提高,出现了Pt-Rh、Pt-Pd 等双金属催化剂。

随后出现全Pd汽车尾气催化剂,与Pt/Rh催化剂有相同的CO,NOx净化性能和更好的HC净化性能。

新制备的汽车尾气净化Pd催化剂的活性很高,但存在容易高温烧结,抗中毒能力较低,造成活性下降,导致寿命降低。

20世纪70年代,人们开始考虑汽车尾气中NOx的转化,发现Rh 对NOx的还原反应有很好的催化活性,因此出现了Pt-Pd-Rh三效催化剂。

Rh虽然可以有效地选择还原NOx,但氧气的浓度会直接影响其转化效率。

大量Rh在催化剂中主要起改变d能带中电子数及调整金属键的d百分数的作用。

3.催化剂的失活使用金属催化剂, 在氧化过程中, 由于催化剂的结构发生变化(金属的沉积、流失等) , 催化剂经常发生不可逆失活。

同时, 由于各物种(氧、杂质、产生的副产物) 在金属活性中心的强吸附, 可导致催化剂的中毒, 这种失活却是可逆的。

3.1.不可逆失活在氧化乙二醇及葡萄糖时, 所使用的Pt/C、Pd/C催化剂中的Pt、Pd 分子的分散度几乎不发生变化[21,22]。

这些活性组份都是采用离子交换法负载于活性C上的活性中心, 由于与载体之间有很强的相互作用, 因此, 具有特别好的分散性。

在氧化过程中, 活性中心的稳定性很好, 几乎不发生沉积及晶粒生长现象, 活性组分的流失, 是导致催化剂失活的最重要原因。

有报道使用Pt/ A l2O3催化氧化D2核糖及D2木糖时, Pt 及Al 都发生流失。

在氧化D2核糖时, 由于易于形成Pt 络合物,Pt 的流失情况严重。

但是, 在碱性条件下, 使用P d2Bi/ C 催化剂催化氧化葡萄糖时, 没有流失的发生; 使用相同的催化剂, 在弱酸性条件下,氧化甘油时, 也不发生流失。

使用P d2Bi/A l2O3催化剂催化氧化L2山梨糖时, XPS 及ICP2AES 测量结果表明存在Pt 及Bi的流失。

其原因可能是在反应媒体中, 由于Al 的不稳定性造成的。

总之, 由于存在络合作用及部分催化剂上较大的金属离子不能很稳定地与载体相结合, 所以,在催化过程中, 金属活性中心存在着不同程度的传质现象。

采用ICP2AES 分析方法所测定的, 在螯合剂存在、酸性条件下溶液中Pt 活性组分的流失, 主要是以A l2O3为载体的催化剂。

3.2.吸附失活这种现象主要是由于反应物种、氧气、杂质及产物等在催化剂活性中心发生强吸附, 导致催化剂的中毒, 从而使催化剂失活。

其中, 由于氧吸附于活性中心而导致的催化剂失活现象, 也称为氧中毒。

Mallat 等对这种化学中毒进行了广泛的研究[23]。

光谱法的研究结果表明, 利用空气氧化甲氧基丙醇时, 含有羰基的聚合物副产物是导致化学失活的主要原因。

由于氧中毒在化学失活中占有重要的比例, 因此, 通过采用简单的方法即可区别氧中毒与其他的化学中毒现象。

例如, 如果反应速度增加(指百分比浓度) 或短时间内以氮气代替氧气, 催化剂失活现象消失, 那么这种失活原因则不可能是由副产物的吸附而导致的。

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