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所有的金屬都可以當催化劑嗎?為什么那些特定的金屬可以?

作者:訪客發布時間:2021-08-15分類:催化劑及助劑瀏覽:167


導讀:對于能做催化劑的金屬而言,一般需要其有較豐富的電子性質,有較大容易變形的電子云,這樣利于接觸反應物,同時松散的電子云也利于反應的產物的離去。因此,過渡金屬(Ni、Pt、Pd、Ru)...

對于能做催化劑的金屬而言,一般需要其有較豐富的電子性質,有較大容易變形的電子云,這樣利于接觸反應物,同時松散的電子云也利于反應的產物的離去。因此,過渡金屬(Ni、Pt、Pd、Ru)具有較好的催化性能,而主族金屬作為催化劑的主要活性中心較少,因為主族金屬元素傾向于失去或得到電子形成穩定,相對惰性的電子結構,不利于和反應底物發生作用。比如,Li,Na,K,Mg,Ca等,因而不能作為催化劑的主要活性成分。當然有些場合可以作為添加劑存在,改進催化劑的性能。

通常,金屬作為主要活性中心的催化劑有多種形式,可以表現為零價態的金屬催化劑、具有可變價態的金屬氧化物催化劑、離子形式的金屬配合物催化劑等等。

對于零價態的金屬催化劑,金屬一般是以零價形式存在,比如Ni、Pt、Pd、Ru等等。這類金屬用于加氫的較多。段昊解釋的加氫反應的中間產物圖式,便是經典一例。

對于具有可變價態的金屬氧化物催化劑,通常是用在氧化反應中。一般而言該金屬化合價可變,利于反應過程中傳遞電子,實現氧化。比如錳的氧化物形式的催化劑。

另外,對于“Ni, Pt, Pd, Rh催化烯烴和氫氣的加成反映?它們在周期表上是同一個副族,有什么關系嗎?”不嚴格的話,可以理解為這類金屬是同一個副族,因而電子性質在某些方面有相似性,表現在催化上都可以加氫。但具體上,加氫的活性是有區別。

金屬催化劑分為負載型和非負載型。非負載型催化劑主要為金屬單質或合金,以副族金屬和貴金屬為主。而負載型催化劑主要是有金屬鹽浸漬在載體上,經沉淀轉化或熱分解后還原制得,主要考慮控制熱處理和還原條件而非金屬在元素周期表中的位置。對于加氫反應,Ni,Pt,Pd等元素的催化原理正如樓上所述,而現階段工業加氫反應中,常常使用合金催化劑,改變催化劑特性。例如在鎳催化劑中加入少量銅,能夠使鎳催化劑原有表面構造發生變化,從而使乙烷加氫裂解活性迅速降低。

標簽:金屬可以催化劑


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