Phân loại chất xúc tác kim loại

Chất xúc tác kim loại không được hỗ trợ và được hỗ trợ
Phân loại theo thành phần hoạt động của chất xúc tác có được nạp vào chất mang hay không:
Chất xúc tác kim loại không được hỗ trợ
Nó đề cập đến chất xúc tác kim loại không có chất hỗ trợ, có thể được chia thành hai loại: kim loại đơn và hợp kim theo thành phần của chúng. Nó thường được áp dụng dưới dạng kim loại khung, lưới kim loại, bột kim loại, hạt kim loại, phoi kim loại và màng bay hơi kim loại. Chất xúc tác kim loại khung là hợp kim của kim loại hoạt động xúc tác và nhôm hoặc silic, sau đó hòa tan nhôm hoặc silic bằng dung dịch natri hydroxit để tạo thành khung kim loại. Chất xúc tác khung được sử dụng phổ biến nhất trong công nghiệp là niken khung, được M. Rainey của Hoa Kỳ phát minh vào năm 1925, vì vậy nó còn được gọi là niken Rainey. Chất xúc tác niken ma trận được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng hydro hóa. Các chất xúc tác xương sống khác bao gồm coban xương sống, đồng xương sống và sắt xương sống. Các chất xúc tác lưới kim loại điển hình là lưới bạch kim (xem hình) và lưới hợp kim bạch kim-rhodium, được sử dụng trong quá trình amoniac hóa và oxy hóa để sản xuất axit nitric.

Chất xúc tác kim loại được hỗ trợ
Chất xúc tác được hỗ trợ bởi các thành phần kim loại trên một giá đỡ để cải thiện sự phân tán và độ ổn định nhiệt của các thành phần kim loại, do đó chất xúc tác có cấu trúc lỗ rỗng, hình dạng và độ bền cơ học phù hợp. Hầu hết các chất xúc tác kim loại được hỗ trợ được chế tạo bằng cách tẩm dung dịch muối kim loại trên một giá đỡ và khử chúng sau khi chuyển đổi kết tủa hoặc phân hủy nhiệt. Một trong những chìa khóa để chế tạo chất xúc tác kim loại được hỗ trợ là kiểm soát các điều kiện xử lý nhiệt và khử (xem Sản xuất chất xúc tác).

Chất xúc tác đơn kim loại và đa kim loại
Phân loại theo thành phần hoạt động của chất xúc tác là một hoặc nhiều nguyên tố kim loại:
Chất xúc tác đơn kim loại
Chỉ chất xúc tác chỉ có một thành phần kim loại. Ví dụ, vào năm 1949, chất xúc tác cải cách platin, lần đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp, có thành phần hoạt động là platin kim loại đơn được hỗ trợ trên η-alumina có chứa flo hoặc clo.

Chất xúc tác đa kim loại
Các thành phần trong chất xúc tác được tạo thành từ hai hoặc nhiều kim loại. Ví dụ, chất xúc tác cải cách kim loại lưỡng kim (đa) như platin-rheni được hỗ trợ trên -alumina chứa clo. Chúng có hiệu suất vượt trội so với chất xúc tác cải cách chỉ platin được đề cập ở trên, trong đó nhiều loại kim loại được hỗ trợ trên một chất hỗ trợ có thể tạo thành các cụm kim loại nhị phân hoặc đa biến, giúp cải thiện đáng kể khả năng phân tán hiệu quả của các thành phần hoạt động. Khái niệm về hợp chất cụm nguyên tử kim loại đầu tiên xuất phát từ chất xúc tác phức hợp và khi áp dụng cho chất xúc tác kim loại rắn, có thể coi rằng cũng có một số, hàng chục hoặc nhiều nguyên tử kim loại được cụm trên bề mặt kim loại. Kể từ những năm 70, dựa trên khái niệm này, một mô hình về trung tâm hoạt động của các cụm nguyên tử kim loại đã được đề xuất để giải thích cơ chế của một số phản ứng. Trong chất xúc tác đa kim loại được hỗ trợ và không được hỗ trợ, nếu một hợp kim được hình thành giữa các thành phần kim loại, thì nó được gọi là chất xúc tác hợp kim. Chất xúc tác hợp kim nhị phân được nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn, chẳng hạn như đồng-niken, đồng-palađi, paladi-bạc, paladi-vàng, platin-vàng, platin-đồng, platin-rhodium, v.v. Hoạt động của chất xúc tác có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh thành phần của hợp kim. Ví dụ, sau khi thêm một lượng nhỏ đồng vào chất xúc tác niken, cấu trúc bề mặt ban đầu của chất xúc tác niken thay đổi do sự làm giàu đồng trên bề mặt, do đó hoạt động hydrocracking của etan giảm nhanh chóng. Chất xúc tác hợp kim được sử dụng trong quá trình hydro hóa, khử hydro, oxy hóa, v.v.