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什么是贵金属催化剂
贵金属催化剂已经有很长的历史了,它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代,以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年,铂网催化剂用于氨氧化制硝酸;1937年Ag/Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷;1949年,Pt/Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油;1959年,PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛;到上世纪60年代末,又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起,汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主,辅以钯、铑)大量推广应用,并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。 贵金属催化剂的英文名称是precious metal catalyst,它主要是以铂族金属(Platinum Group Metal )为主的铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)、锇(Os)等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,且强度适中,利于形成中间“活性化合物”,具有较高的催化活性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性,成为最重要的催化剂材料。 按催化剂的主要活性金属分类,常用的有:铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性,在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中,贵金属均是优良的催化剂。 在环保领域贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等。在新能源方面,贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的部分。 在电子、化工等领域贵金属催化剂被用于气体净化、提纯。催化技术是当今高新技术之一,也是能产生巨大经济效益和社会效益的技术。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。 据分析表明,世界上70%的铑、40%的铂和50%的钯都应用于催化剂的制备。 我相信,在不久的未来贵金属催化剂在化学新领域的研究和开发中会有着越来越广泛的应用前景。
脱硝催化剂有毒吗?
工业用催化剂都是有毒的,脱硝催化剂的毒性在于它的粉尘有毒,不吃不吸没关系
scr脱硝催化剂
SCR催化剂可以根据原材料、结构、工作温度、用途等标准进行不同的分类。
按原材料催化剂分为铂系列、钛系列、钒系列及混合型系列。最初的催化剂为铂系列催化剂,由于铂系列催化剂价格昂贵,对灰分要求高,在电厂烟气SCR脱硝技术中已停用。目前的SCR催化剂一般为使用TiO2载体的V2O5/WO3及MoO3等金属氧化物。催化剂的这些主要成分占99%以上, 其余微量组分对催化剂性能也起到重要作用。所有催化剂成分的具体含量均为催化剂厂商的保密值。
按结构催化剂分为板式、波纹式和蜂窝式。板式催化剂为非均质催化剂,以玻璃纤维和TiO2为载体,涂敷V2O5和WO3等活性物质,其表面遭到灰分等的破坏磨损后,不能维持原有的催化性能,催化剂再生几乎不可能。波纹式催化剂为非均质催化剂,以柔软纤维为载体,涂敷V2O5和WO3等活性物质,催化剂表面遭到灰分等的破坏磨损后,不能维持原有的催化性能,催化剂再生不可能。蜂窝式催化剂属于均质催化剂, 以TiO2、V2O5、WO3为主要成分,催化剂本体全部是催化剂材料,因此其表面遭到灰分等的破坏磨损后,仍然能维持原有的催化性能,催化剂可以再生。全世界大部分燃煤发电厂(95%)使用蜂窝式和板式催化剂,其中蜂窝式催化剂由于其强耐久性、高耐腐性、高可靠性、高反复利用率、低压降等特性,得到广泛应用。从目前已投入运行的SCR看,75%采用蜂窝式催化剂,新建机组采用蜂窝的比例也基本相当。
按载体材料催化剂分为金属载体催化剂和陶瓷载体催化剂;陶瓷载体催化剂耐久性强、密度轻,是采用最多的催化剂载体材料。此外,陶瓷载体的主要成分为董青石,高岭土中蕴藏着丰富的茵青石原料,在我国有丰富的资源,价格相对较低。
按工作温度催化剂分为高温型和低温型。高温型催化剂以TiO2、V2O5为主要成分,适用工作温度为280~400℃,适用于燃煤电厂、燃重油电厂和燃气电厂。低温型催化剂以TiO2、V2O5、MnO为主要成分,适用工作温度为>180℃,已用于燃油、燃气电厂,韩国进行了燃煤电厂的工业应用试验。
按用途催化剂分为燃煤型和燃油、燃气型。燃煤和燃油、燃气型催化剂的主要区别是蜂窝内孔尺寸,一般燃煤>5mm,燃油、燃气<4mm。
所有的金属都可以当催化剂吗?为什么那些特定的金属可以?
对于能做催化剂的金属而言,一般需要其有较丰富的电子性质,有较大容易变形的电子云,这样利于接触反应物,同时松散的电子云也利于反应的产物的离去。因此,过渡金属(Ni、Pt、Pd、Ru)具有较好的催化性能,而主族金属作为催化剂的主要活性中心较少,因为主族金属元素倾向于失去或得到电子形成稳定,相对惰性的电子结构,不利于和反应底物发生作用。比如,Li,Na,K,Mg,Ca等,因而不能作为催化剂的主要活性成分。当然有些场合可以作为添加剂存在,改进催化剂的性能。
通常,金属作为主要活性中心的催化剂有多种形式,可以表现为零价态的金属催化剂、具有可变价态的金属氧化物催化剂、离子形式的金属配合物催化剂等等。
对于零价态的金属催化剂,金属一般是以零价形式存在,比如Ni、Pt、Pd、Ru等等。这类金属用于加氢的较多。段昊解释的加氢反应的中间产物图式,便是经典一例。
对于具有可变价态的金属氧化物催化剂,通常是用在氧化反应中。一般而言该金属化合价可变,利于反应过程中传递电子,实现氧化。比如锰的氧化物形式的催化剂。
另外,对于“Ni, Pt, Pd, Rh催化烯烃和氢气的加成反映?它们在周期表上是同一个副族,有什么关系吗?”不严格的话,可以理解为这类金属是同一个副族,因而电子性质在某些方面有相似性,表现在催化上都可以加氢。但具体上,加氢的活性是有区别。
发布于 2023-02-25 08:12:24 回复
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