您当前的位置:首页 >>新闻资讯

催化剂载体该如何实现催化效果

点击次数:452  更新时间:2020-04-21    

特定的催化剂载体只能对特定的化学反应有效,这中常被称为催化剂的“选择性”。当然,这种选择也是一种“双向选择”。这意味着,并不存在一种催化剂,能够催化一切的化学反应。一般情况下,某种催化剂只能对特定的某个或某类化学反应具有催化作用。同时,也不存在一个化学反应,所有催化剂都能对其有催化作用。一般情况下,某个化学反应,能够对其具有催化作用的物质并不会很多,而且催化效率也有差异。

在化工生产中,经常存在这样的情况,原料在反应条件下可能发生多个化学反应、产生多种产物,其中一般只有一个反应是人们希望发生的(常称为主反应),其产物(常称为主产物)是人们需要制取得到的;而另外一些反应,人们并不希望其发生,因为这些反应不仅浪费了原料,而且反应的产物混杂在主产物中,使得产物的纯度降低。化工生产上常把这些伴随着主反应发生的反应称为副反应,把副反应的产物称为副产物。如何减少副反应的发生,减少生成副产物的量,是几乎每一个化工生产反应都要考虑的问题。在这方面,催化剂的“选择性”有着重要的作用。因此,在化工生产中,科学家们常常会利用催化剂对反应的选择性,使用特定的催化剂,“选择”主反应而排斥其他副反应,使得主反应加速,从而得到较多的主产物,减少其他副反应和副产物。例如乙醇在高温时可发生脱氢反应变成乙醛,也可发生脱水反应变成乙烯,银催化剂能催化前一个反应,而氧化铝催化剂则能催化后一个反应。显然,工业上用乙醇脱氢制乙醛,应该使用银催化剂,这能大限度地减少产物中副产物乙烯的量,而如果不慎选用了氧化铝催化剂,那结果只能是适得其反。

催化剂要在特定的条件下才能发挥其佳效果。例如合成氨使用的铁催化剂,其佳工作温度为500℃左右,在这个温度下,它的催化能力是强的。正基于此,工业上合成氨的温度通常控制在500℃左右。当然,不同的催化剂所需的佳温度并不相同,合成氨的铁催化剂需要在500℃左右使用,而有些催化剂在500℃可能早就因为高温而失活了。所以,应根据催化剂的本性选择适宜的反应条件,而不能“依样画葫芦”。

工业催化剂通常还需要一定的载体和助催化剂。俗话说得好:一个篱笆三根桩,一个好汉三个帮。催化剂也是如此。一种工业催化剂要达到优异的催化性能,光有活性物质是不够的。通常情况下,工业催化剂里除了起核心作用的催化活性物质外,还可能包含载体和助催化剂。为了更好地实现催化剂催化效果,除了活性物质外,科学家们在催化剂里加入另外的一种或几种物质,来增强催化剂的催化作用,所加入的物质称为助催化剂。例如,工业制硫酸的重要反应——二氧化硫催化氧化成三氧化硫,其催化剂是五氧化二矾,通常以硅藻土为载体,以硫酸钾等碱金属的硫酸盐作为助催化剂,这样才能获得佳的催化效果。