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催化剂载体和催化剂有哪些特点

2014-1-9 14:14:50

    在对催化原理的研究过程中,科学家们对催化剂和催化剂载体所具有的特性进行了科学的归纳,总结出了催化剂的一些特性。对催化作用本质及催化剂特性的深入认识,有助于科学家们从原先“瞎猫碰死耗子”似地试验催化剂,逐步变为有目的、有意识地寻找、研制各种新型、高效的催化剂。

     特定的催化剂、催化剂载体只对特定的化学反应有效,这常被称为催化剂的“选择性”。当然,这种选择也是一种“双向选择”。这就意味着,并不存在一种催化剂,能够催化一切的化学反应。一般情况下,某种催化剂只对特定的某个或某类化学反应具有催化作用。同时,也不存在一个化学反应,所有催化剂都能对其有催化作用。一般而言,某个化学反应,能够对其具有催化作用的物质并不会很多,而且催化效率也有差异。借用一个术语,催化剂并不具有“广谱性”。

    在化工生产中,经常会有这样的情况,原料在反应条件下可能发生多个化学反应、产生多种产物,其中一般只有一个反应是人们希望发生的(常称为主反应),其产物(常称为主产物)是人们需要制取得到的;而另外一些反应,人们并不希望其发生,因为这些反应不仅浪费了原料,而且反应的产物混杂在主产物中,使得产物的纯度降低。化工生产上常把这些伴随着主反应发生的反应称为副反应,把副反应的产物称为副产物。如何减少副反应的发生,减少生成副产物的量,是几乎每一个化工生产反应都要考虑的问题。在这方面,催化剂的“选择性”有着重要的作用。因此,在化工生产中,科学家们常常会利用催化剂对反应的选择性,使用特定的催化剂,“选择”主反应而排斥其他副反应,使得主反应加速,从而得到较多的主产物,减少其他副反应和副产物。例如乙醇在高温时可发生脱氢反应变成乙醛,也可发生脱水反应变成乙烯,银催化剂能催化前一个反应,而氧化铝催化剂则能催化后一个反应。很显然,工业上用乙醇脱氢制乙醛,应该使用银催化剂,这能最大限度地减少产物中副产物乙烯的量,而如果不慎选用了氧化铝催化剂,那结果只能是适得其反。

    催化剂要在特定的条件下才能发挥其最佳效果。夏天天气炎热,亚博电竞下注会觉得懒洋洋的,学习、工作起来无精打采的;冬天天气寒冷,人冻得瑟瑟发抖,肯定也会影响学习、工作的状态。适宜的温度,是亚博电竞下注学习和工作高效率的保证。其实,催化剂和人一样,也需要有一个最佳的工作条件。例如合成氨使用的铁催化剂,其最佳工作温度为500℃左右,在这个温度下,它的催化能力是最强的。正基于此,工业上合成氨的温度通?刂圃500℃左右。当然,不同的催化剂所需的最佳温度并不相同,合成氨的铁催化剂需要在500℃左右使用,而有些催化剂在500℃可能早就因为高温而失活了。所以,应根据催化剂的本性选择最适宜的反应条件,而不能“依样画葫芦”。

    工业催化剂通常还需要一定的载体和助催化剂。俗话说得好:一个篱笆三根桩,一个好汉三个帮。催化剂也是如此。一种工业催化剂要达到优异的催化性能,光有活性物质是不够的。通常情况下,工业催化剂里除了起核心作用的催化活性物质外,还可能包含载体和助催化剂。为了更好地实现催化剂催化效果,除了活性物质外,科学家们在催化剂里加入另外的一种或几种物质,来增强催化剂的催化作用,所加入的物质称为助催化剂。例如,在合成氨的铁催化剂里加入少量的氧化铝和氧化钾作为助催化剂,可以大大提高催化剂的催化能力。

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