НАНЕСEННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ
,
содержат активный компонент, нанесенный на дисперсное или пористое в-во-носитель.
Использование Н.к. позволяет увеличить пов-сть работающего катализатора, экономит
дорогостоящие в-ва (напр., Pt, Pd, Ag), предотвращает рекристаллизацию и спекание
активного компонента при высоких т-рах, удлиняет срок работы катализатора, а
в ряде случаев стабилизирует его в определенной хим. форме. Носитель должен
обладать необходимыми хим. св-вами и адгезией, позволяющими удерживать на своей
пов-сти активный компонент, обеспечивать доступ реагирующего в-ва к активным
центрам катализатора, быть термически и химически устойчивым в условиях катализа
и регенерации Н.к. Кол-во активного компонента в Н.к. обычно значительно меньше
кол-ва носителя.
В качестве носителей применяют
искусственные (активные угли, силикагель, Аl2О3, алюмосиликат,
MgO, ZrO2) и (реже) естественные (прир. глины, пемза, диатомит, асбест)
твердые тела с высоко развитой уд. пов-стью и пористостью. Однако в случае многостадийных
р-ций, когда целевой продукт может подвергаться дальнейшим нежелат. превращениям,
высокая пористость Н.к. оказывается невыгодной вследствие возможности перехода
р-ции во внутри-диффузионную область (см. Катализ, Катализаторы).
Носители, инертные для
данного каталитич. процесса, вступая во взаимод. с активным компонентом, обычно
сильно влияют на каталитич. св-ва Н.к. Нек-рые носители могут ускорять одну
из стадий каталитич. процесса или вызывать др. р-цию, напр. на активных центрах
платиновых Н.к. риформинга протекает дегидрирование, а на носителе (Аl2О3)-
изомеризация углеводородов. Примером стабилизации определенной валентной формы
активной части Н.к. служат алюмохромовые катализаторы дегидрирования парафинов,
где носитель g-Аl2О3 стабилизирует оксид хрома
в окислит. состоянии Cr3+; в Н.к. полимеризации олефинов фирмы "Филлипс"
оксид хрома на пов-сти алюмосиликата или SiO2 стабилизирован в состоянии
Сr5+ . В нек-рых случаях активный компонент катализатора может вступать
во взаимод. с носителем, напр. в Н.к. синтеза углеводородов из СО и Н2
по Фишеру-Тропшу металлич. компонент (Со, Ni, Fe) вступает в хим. р-цию е носителем
(ТhO2, ZrO2, TiO2), что сопровождается частичным
восстановлением последнего и т.наз. обволакиванием металла носителем (эффект
"сильного взаимод. металл-носитель"). Дисперсность металлич. Н.к.
сильно зависит от вида применяемого носителя.
Наиб. распространенный
способ получения Н.к.-пропитка носителя р-ром, содержащим активные компоненты
катализатора, с послед, сушкой и прокаливанием. Для получения оксидных Н.к.
обычно применяют соли, анионы к-рых разлагаются при нагр. (нитраты, карбонаты,
формиаты и т.п.); для получения металлических необходимо восстановление катализатора,
пропитанного ранее р-ром соли. Применяют также пропитку с осаждением на пов-сти
носителя нерастворимых гидроксидов с послед. их разложением, нанесение на носитель
суспензии активного в-ва, совместное прокаливание носителя и в-ва. Так, напр.,
прокаливанием смешанных формиатов Ni и Mg можно получить активный никелевый
Н.к. гидрирования на носителе MgO. Мн. носители (SiO2, активные угли)
имеют небольшие поры размером 1-10 нм, к-рые м.б. закупорены в результате отложения
на них кокса во время катализа, что затрудняет диффузию компонентов каталитич.
р-ции к активным центрам. Поэтому часто получают бидисперсные Н.к., в к-рых
спец. методами (напр., выжиганием добавленных орг. в-в) создают поры размером
100-1000 нм.
К наиб. распространенным
пром. носителям относится силикагель, обладающий высокой уд. пов-стью и мех.
прочностью. Он используется для получения пром. Н.к. окисления, полимеризации
и др. Применяют в качестве носителя и др. формы SiO2-диатомит (кизельгур)
и плавленый кварц. Активная форма оксида алюминия g-Аl2О3
с уд. пов-стью 120-150 м2/г используется в приготовлении
катализаторов процессов нефтепереработки; др. его формы-q- и a-Аl2О3-в
тех случаях, когда необходим носитель с малой уд. пов-стью (0,5-1 м2/г)
и пористостью, обладающий высокой термостойкостью, напр. в катализаторах селективного
окисления (см. Катализаторы окисления). Для той же цели применяют др.
непористые носители - В4С, муллит (плавленый алюмосиликат), фаянсовые
носители и др. В Н.к. дожигания пром. выбросов осн. носители-термостойкие металлич.
или кремнеземные волокна, в Н.к. дожигания автомобильных газов-спец. керамич.
сотовые носители, на к-рые наносят Аl2О3, а затем Pt или
Pd.
Лит.: Научные основы
производства катализаторов, под ред. Р. А. Буянова, Новосиб., 1982; Технология
катализаторов, под ред. И. П. Мухленова, 3 изд., Л., 1989. О. В. Крылов.
|