助催化剂--载体

 载体是催化剂的重要组成部分。对于一些催化剂来说，活性组分确定后，载体的种类及性质不同往往会对催化剂的活性及选择性产生很大影响。表1-5示出了肉桂醛催化加氢的例子。所用主催化剂为Pd，在甲醇、乙醇及乙酸等不同溶剂中进行肉桂醛加氢时，由于Pd负载的载体不同，所得加氢产物氢化肉桂醛产率也有很大的变化。

表1-5 不同载体对肉桂醛加氢反应的影响①

 ①反应条件：常温常压，主催化剂Pd含量为5％，溶剂分别为甲醇、乙醇及乙酸。HC％表示加氢产物氢化肉桂醛的百分含量。

       载体用于催化剂的制备上，最初的目的是为节约主催化剂（如Pd、Pt）的用量，即把昂贵的金属材料分散负载在体积松大的物体上，以代替整块材料使用；另一目的是使用强度高的载体可使催化剂能经受机械冲击，使用时不致因逐渐粉碎而增加对反应器中流体的阻力。所以，开始选择载体时，往往从物理、机械性质、来源容易等方面加以考虑。而随着催化剂研究的进展，以及对催化剂性能要求的提高，发现所用载体及其性质的不同，会对催化剂的活性及选择性产生明显的影响，而且也发现载体的作用是复杂的，它常会与主催化剂或助催化剂发生某种化学作用，改变主催化剂的化学组成和结构，从而使催化剂的活性、选择性及使用稳定性发生变化。根据不同情况，载体在催化剂中可以起到以下几方面的作用。

      （1）增加有效表面积和提供合适的孔结构

       催化剂所具有的孔结构及有效表面积是影响催化活性及选择性的重要因素。采用适宜的载体及相应的制备方法，可使负载催化剂具有较大的有效表面积及适宜的孔结构，如金属催化剂外形尺寸对液相反应的影响，颗粒尺寸越小，越容易促进反应。表1-6示出了硝基苯催化加氢的例子，主催化剂为Pt，载体为活性炭，当活性炭载体的颗粒尺寸由40～60目提高至150目以上时，反应速率可提高5倍以上。

表1-6 活性炭颗粒大小对硝基苯加氢催化剂活性的影响①

①反应条件：常温、常压，以乙酸为溶剂。

从表1-6可以看出，由于载体活性炭颗粒变细，主催化剂Pt负载量增多，催化剂活性也就增强。对于气固反应来说，催化剂颗粒变小，有效表面积也可提高，但颗粒越小，流体阻力及能量消耗也就加大，因此颗粒直径应选择适宜的尺寸大小。

      （2）提高催化剂的机械强度

      无论是固定床或流化床用催化剂，都要求催化剂具有一定的机械强度，以经受反应时颗粒与颗粒、流体与颗粒、颗粒与反应器之间的摩擦和碰撞，运输、装填过程的冲击，以及由于相变、压力降、热循环等引起的内应力及外应力所导致的磨损或破损，很多催化剂只有将主催化剂负载于合适的载体后才能使催化剂获得足够的机械强度。

     （3）提高催化剂的热稳定性

      不使用载体的催化剂，活性组分颗粒紧密接触，使用过程中易因高温而发生烧结，导致活性下降。将活性组分负载于载体后，能促使颗粒间分散，防止颗粒聚集。同时由于增加散热面积，有利于热量除去，提高催化剂热稳定性，特别是对一些强放热的氧化反应，为了防止催化剂使用过程中因高温而碎裂，常使用刚玉、碳化硅等具有良好导热性及高温强度的材料作载体。

     （4）提供反应活性中心

      活性中心是指催化剂表面上具有催化活性的最活泼区域。如合成氨用铁催化剂中，表面原子只占全部催化剂的1／200，而活性中心部分又只占其中的10％，也就只占1／2000。发生催化反应时，一个反应物分子中的不同原子可能同时被几个邻近的活性中心所吸附，由于活性中心力场的作用，使分子变形而生成活化配合物，然后活化配合物分子中的键进行改组而形成新的化合物。如载体本身对反应具有某种活性，则制成负载型催化剂后，也可提供某种功能的活性中心。如Pt负载在硅铝或分子筛上制得的PvAl2O3⋅SiO2 Pt／分子筛等就是一些多功能催化剂，它与共催化剂是有一定区别的。

    （5）和活性组分作用形成新的化合物

     有些活性组分负载在载体上后，由于两者的作用或因形成吸附键，部分活性组分与载体间可形成新的化合物，并对催化活性产生影响。用共沉淀法制备Ni催化剂时，如采用SiO2作载体，制得的催化剂对-C＝C-加氢反应及-C-C-加氢分解都有很高活性；如改用Al2O3为载体，催化剂对-C＝C-加氢反应仍有很高活性，而对-C-C-加氢分解反应的活性很低。这是由于用SiO2作载体的催化剂，活性组分Ni并不与SiO2形成化合物，Ni以纯金属状态存在，故对上述两种反应都呈活性。而用Al2O3作载体的催化剂，部分Ni与Al2O3形成铝酸镍，使得负载的Ni含量减少，故对-C-C-加氢分解只稍呈活性。

   （6）提高催化剂的抗中毒性能

   重油加氢裂化过程采用双功能催化剂，抗氮中毒的能力是催化剂的重要指标之一。早期的催化剂是将Ni负载在SiO2-Al2O3载体上，但重油中的氮化物会使催化剂中毒，故在进行加氢裂化前必须先用Mo系催化剂除去氮化物。如将0.5％Pd负载在含H离子的Y型分子筛上制成催化剂，就不会发生由于氮化物的存在而引起催化剂中毒。

   （7）减少活性组分用量，降低催化剂生产成本

   使用载体可以减少活性组分用量是显而易见的，这对某些贵金属（如Re、Pt、Pd等）来说，可以大大降低催化剂生产成本。

由上述可知，一种好的载体应具有适宜的比表面积及孔结构、稳定的晶相结构、较高的机械强度及热稳定性、良好的传热及传质性能，确保活性组分均匀分布及高度分散等。载体的种类很多，作为参考，表1-7是常用载体的比表面积及孔容，图1-5示出了按比表面积大小分类的载体名称。

产品介绍

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● 主要用于半导

● 将光源、电化体材料的光电催化流动相CO2还原反应活性评价等；

● 用于半导体材料的光电催化流动相H2O分解产氢、产氧活性评价、N2还原、电催化等；

● 微量反应系统，极低的催化剂用量；

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● 标配光电反应池，可实现两室三电极体系或三室三电极体系，采用纯钛材质，耐压抗腐蚀

● 可适用于气-固-液三相界面的催化反应体系，也可适用于阴阳极液流循环反应系统；

● 测试范围广，CO2、CO、CH4、甲醇、氢气、氧气、烃类等微量气体。

技术参数：

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