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    催化劑載體該如何實現催化效果

    點擊次數:660  更新時間:2020-04-21    

    特定的催化劑載體只能對特定的化學反應有效,這中常被稱為催化劑的“選擇性”。當然,這種選擇也是一種“雙向選擇”。這意味著,并不存在一種催化劑,能夠催化一切的化學反應。一般情況下,某種催化劑只能對特定的某個或某類化學反應具有催化作用。同時,也不存在一個化學反應,所有催化劑都能對其有催化作用。一般情況下,某個化學反應,能夠對其具有催化作用的物質并不會很多,而且催化效率也有差異。

    在化工生產中,經常存在這樣的情況,原料在反應條件下可能發生多個化學反應、產生多種產物,其中一般只有一個反應是人們希望發生的(常稱為主反應),其產物(常稱為主產物)是人們需要制取得到的;而另外一些反應,人們并不希望其發生,因為這些反應不僅浪費了原料,而且反應的產物混雜在主產物中,使得產物的純度降低?;どa上常把這些伴隨著主反應發生的反應稱為副反應,把副反應的產物稱為副產物。如何減少副反應的發生,減少生成副產物的量,是幾乎每一個化工生產反應都要考慮的問題。在這方面,催化劑的“選擇性”有著重要的作用。因此,在化工生產中,科學家們常常會利用催化劑對反應的選擇性,使用特定的催化劑,“選擇”主反應而排斥其他副反應,使得主反應加速,從而得到較多的主產物,減少其他副反應和副產物。例如乙醇在高溫時可發生脫氫反應變成乙醛,也可發生脫水反應變成乙烯,銀催化劑能催化前一個反應,而氧化鋁催化劑則能催化后一個反應。顯然,工業上用乙醇脫氫制乙醛,應該使用銀催化劑,這能大限度地減少產物中副產物乙烯的量,而如果不慎選用了氧化鋁催化劑,那結果只能是適得其反。

    催化劑要在特定的條件下才能發揮其佳效果。例如合成氨使用的鐵催化劑,其佳工作溫度為500℃左右,在這個溫度下,它的催化能力是強的。正基于此,工業上合成氨的溫度通??刂圃?00℃左右。當然,不同的催化劑所需的佳溫度并不相同,合成氨的鐵催化劑需要在500℃左右使用,而有些催化劑在500℃可能早就因為高溫而失活了。所以,應根據催化劑的本性選擇適宜的反應條件,而不能“依樣畫葫蘆”。

    工業催化劑通常還需要一定的載體和助催化劑。俗話說得好:一個籬笆三根樁,一個好漢三個幫。催化劑也是如此。一種工業催化劑要達到優異的催化性能,光有活性物質是不夠的。通常情況下,工業催化劑里除了起核心作用的催化活性物質外,還可能包含載體和助催化劑。為了更好地實現催化劑催化效果,除了活性物質外,科學家們在催化劑里加入另外的一種或幾種物質,來增強催化劑的催化作用,所加入的物質稱為助催化劑。例如,工業制硫酸的重要反應——二氧化硫催化氧化成三氧化硫,其催化劑是五氧化二礬,通常以硅藻土為載體,以硫酸鉀等堿金屬的硫酸鹽作為助催化劑,這樣才能獲得佳的催化效果。


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