第六节 催化剂的组成与功能

第六节催化剂的组成与功能

多相固体催化剂是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂。

出早期用于加氢反应的Ni等极少数单组分催化剂外，大多数是多组分催化剂，这些组分，可根据其各自在催化剂中的作用，分别定义为:

1)主催化剂

又称活性组分，是多组分催化剂中的主体，是必备的组分。

⑵. 载体

是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架；载体的主要作用是提供孔结构和高表面积，同时增大催化剂的强度；活性物和助剂负载于载体上所得的催化剂，称为负载型催化剂；载体的种类很多，有天然的也有人工的，可分为低比表面积和高比表面积两类。载体的结构和性能不仅关系到催化剂的活性和选择性，还关系到催化剂的热稳定性、机械强度及传递特性等，选择载体时必需弄清其结构、性质和其它功能。

载体的功能 1. 载体的功能主要有⑴提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；⑵增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状和大小，应根据催化剂的强度要求来选择合适强度的体，粘结剂的加入可以补强；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸载体可提供附加活性，载体一般不要求有催化活性，但是如为目的反应的活性则对反应有利；⑹活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。

⑶. 助催化剂

是催化剂的辅助成分，量较少；助剂本身无活性或活性很小，加入之后可以改变催化剂的化学组成和结构，从而能提高催化剂的活性、选择性、稳定性或寿命。助剂按作用机理的不同可分为结构型和电子型两类。结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提高活性组分的分散性和稳定性；电子型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选择性。例如，合成氨用的铁催化剂，通过加入少量的 Al2O3 使其活性提高，寿命大大延长。－－结构助剂。加人 K2O 使 Fe 原子的电子密度增加，提高其活性，所以 K2O 是电子型的助催化剂。

4)共催化剂

是和主催化剂同时起催化作用的物质。二者缺一不可。两者单独使用活性都很低，但组合起来却表现出很高的催化活性，所以称它们为共催化剂。

助催化剂和载体的区别

1．助催化剂和载体目的：都是为了提高催化剂的活性、选择性、寿命（抗烧结、积炭、中毒、流失）、耐热性、机械强度、耐磨损性等性能，功能有很多相似之处，但是有以下几点区别。

助催化剂和载体的比较：

载体：载体：用量大、且对用量不敏感；稳定性好；表面积大、孔径、孔体积确定，分别制备；与活性组分之间有时有相互作用；有时可以使用载体，也可以不使用。

2．助剂：用量较小、对用量敏感；经常使用多种助剂；常与主体催化剂结合，

形成固溶体、化合物，不单独制备；在催化剂中总是存在、以调变催化剂性能；单独使用助剂时无催化活性。

3．助催化剂选择和设计

设计方法：设计方法：方法一：运用现有科学知识，结合已经掌握的科学理论，并结合催化剂及催化反应存在的具体问题。方法二：通过对催化机理的深入研究，对于催化剂作相应的调整。比较费力、费时，有一定的应用范围。

载体的选择和设计

对载体的要求：对载体的要求：稳定性——耐热、耐氧化还原、耐酸；对活性组分复载性好；有时也有一定的活性，起协同作用。