Chất xúc tác kim loại không-được hỗ trợ và được hỗ trợ
Phân loại theo thành phần hoạt tính của chất xúc tác có được nạp vào giá đỡ hay không:
Chất xúc tác kim loại không{0}}được hỗ trợ
Nó đề cập đến các chất xúc tác kim loại không có chất hỗ trợ, có thể được chia thành hai loại: monometal và hợp kim theo thành phần của chúng. Nó thường được áp dụng ở dạng kim loại khung, lưới thép, bột kim loại, hạt kim loại, chip kim loại và màng bay hơi kim loại. Chất xúc tác kim loại khung là hợp kim của kim loại có hoạt tính xúc tác và nhôm hoặc silicon, sau đó hòa tan nhôm hoặc silicon 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 phát minh bởi M. Rainey của Hoa Kỳ vào năm 1925 nên còn được gọi là niken Rainey. Chất xúc tác ma trận niken 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 thép điển hình là lưới bạch kim (xem hình) và lưới hợp kim rhodium bạch kim-, được sử dụng trong quá trình amoniac hóa và oxy hóa để tạo ra 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 nhằm cải thiện khả năng phân tán và ổn định nhiệt của các thành phần kim loại, nhờ đó chất xúc tác có cấu trúc lỗ, hình dạng và độ bền cơ học phù hợp. Hầu hết các chất xúc tác kim loại được hỗ trợ đều được điều chế bằng cách ngâm dung dịch muối kim loại trên chất mang và khử chúng sau khi chuyển đổi kết tủa hoặc phân hủy nhiệt. Một trong những chìa khóa để điều chế 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 và đa kim
Phân loại theo thành phần hoạt tính của chất xúc tác là một hoặc nhiều nguyên tố kim loại:
Chất xúc tác đơn kim
Đề cập đến một chất xúc tác chỉ có một thành phần kim loại. Ví dụ, vào năm 1949, chất xúc tác cải cách bạch kim, lần đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp, có thành phần hoạt tính là một bạch kim kim loại duy nhất được hỗ trợ trên η-alumina có chứa flo hoặc clo.
Chất xúc tác đa kim
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{1}}) chẳng hạn như bạch kim-rhenium được hỗ trợ trên clo-có chứa -alumina. Chúng có hiệu suất vượt trội so với các chất xúc tác cải cách chỉ có bạch kim-được đề cập ở trên, trong đó nhiều loại kim loại được hỗ trợ trên một giá đỡ 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 hợp chất cụm nguyên tử kim loại lần đầu tiên xuất phát từ việc tạo phức chất xúc tác và khi áp dụng cho chất xúc tác kim loại rắn, có thể coi rằng cũng có vài, hàng chục hoặc nhiều nguyên tử kim loại tập trung trên bề mặt kim loại. Từ những năm 70, dựa trên khái niệm này, mô hình trung tâm hoạt động của cụm nguyên tử kim loại đã được đề xuất để giải thích cơ chế của một số phản ứng. Trong các 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. Các chất xúc tác hợp kim nhị phân được nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn, chẳng hạn như đồng-niken, đồng-palađi, palladi-bạc, paladi-vàng, bạch kim-vàng, bạch kim-đồng, bạch kim-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 sẽ thay đổi do bề mặt làm giàu đồng, do đó hoạt động hydrocracking của ethane giảm nhanh chóng. Chất xúc tác hợp kim được sử dụng trong quá trình hydro hóa, khử hydro, oxy hóa, v.v.