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活性炭催化剂载体的各类作用

发布时间:2020-05-18 浏览

将活性炭作为载体使用,其应用范围就比活性炭本身作为催化剂的应用宽得多。载体是固体催化剂中主催化剂和助催化剂的分散剂、黏合剂和支撑体。载体的作用是多方面的,可以归纳如下。

活性炭催化剂载体的各类作用

1、分散作用

多相催化是一种界面现象,因此,要求活性炭催化剂的活性组分具有足够的表面积,这就需要提高活性组分的分散度,使其处于微米级或原子级的分散状态。载体可以分散活性组分为很小的粒子,并保持其稳定性。例如:将贵金属Pt负载于Al2O3载体上,使Pt分散为纳米级粒子,成为高活性催化剂,从而大大提高了贵金属的利用率。

2、稳定化作用

活性炭载体可以对催化剂起到稳定化作用,防止活性组分的微晶发生半熔或再结晶。载体能把微晶阻隔开,防止微晶在高温条件下迁移。例如,烃类蒸气转化制氢催化剂,选用铝/镁尖晶石作载体时,可以防止活性组分Ni微晶在高温(1073K)下的晶粒长大。

3、支撑作用

活性炭载体可赋予固体催化剂一定的形状和大小,使之符合工业反应对其流体力学条件的要求。活性炭载体还可以使催化剂具有一定的机械强度,在使用过程中使之不破碎或粉化,以避免催化剂床层阻力增加,从而使流体分布均匀,保持工艺操作条件稳定。

4、传热和稀释作用

对于强放热或强吸热反应,通过选用导热性好的催化剂载体,可以及时移走反应热量,防止催化剂表面温度过高。对于高活性的活性组分,加入适量活性炭载体可起稀释作用,降低单位容积催化剂的活性,以保证热平衡。载体的这两种作用都可以使催化剂床层的反应温度恒定,同时也可以提高活性组分的热稳定性。

5、助催化作用

活性炭载体除上述物理作用外,还有化学作用。载体和活性组分或助催化剂产生化学作用会导致催化剂的活性、选择性和稳定性发生变化。在高分散负载型催化剂中,氧化物载体可对金属原子或离子活性组分发生强相互作用或诱导效应,这将起到助催化作用。载体的酸、碱性质还可与金属活性组分产生多功能催化作用,使活性炭载体也成为活性组分的一部分,组成双功能催化剂。

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