贵金属催化剂详细介绍

贵金属催化剂已经有很长的历史了，它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代，以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸；1937年Ag/Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷；1949年，Pt/Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油；1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛；到上世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起，汽车排气净化用贵金属催化剂（以铂为主，辅以钯、铑）大量推广应用，并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。

贵金属催化剂的英文名称是preciousmetalcatalyst，它主要是以铂族金属（PlatinumGroupMetal）为主的铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。

按催化剂的主要活性金属分类，常用的有：铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性，在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂。

贵金属催化剂一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。

贵金属催化剂主要性能指标

(1)活性。是衡量催化剂效能大小的标准。工业上通常以单位体积(或重量)催化剂在一定条件下，单位时间内所得到的产品数量来表示。

(2)选择性。是指催化剂作用的专一性，即在一定条件下，某一催化剂只对某一化学反应起加速作用。选择性通常以反应后所得指望产物的克分子数与参加反应的原料克分子数之比的百分数表示。

(3)稳定性。是指催化剂在使用过程中保持其活性及选择性不变的能力，通常以使用寿命来表示。催化剂的良好性能不仅取决于活性金属的固有特性(原子的电子结构等)，而且取决于其结晶构造、粒子大小、比表面积、孔结构及分散状态等因素。此外，助催化剂及载体对催化剂的性能也有重要影响。

贵金属催化剂一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物的贵金属材料。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间"活性化合物"，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。

金属催化剂用于最早的工业应用。此后贵金属催化剂的宝贵应用是无止境的。在1913年，Pt/Al2O3催化剂用于油重整以产生优质汽油。1959年，PdCl2用于生产优质汽油。乙醇氧化乙醛的-CCl2催化剂;到本世纪60年代末期，已经有低压羰基甲醇合成了乙酸铑配合物催化剂。从1974年起，汽车尾气净化用贵金属催化剂（铂系，辅以钯，铑）大量普及应用，并迅速发展成为最大量的贵金属催化剂。贵金属催化剂的开发应用100多年（1875?1994年），其发展势头蓬勃。新品种，新方法的准备，新应用不断出现，基本理论也不断完善。随着科学技术的不断进步，贵金属催化剂将在一些新的领域继续发挥重要作用。当然，由于稀贵的贵金属，昂贵的人们不断研究开发非贵重金属或低含量的贵金属催化剂。

贵金属催化剂关键绩效指标

(1)活性。是衡量催化剂性能标准的大小。通常以给定时间内每单位体积（或重量）催化剂的产物数量表示。

(2)选择性。指催化剂作用的特异性，即在某些条件下，催化剂只能用于加速化学反应的作用。选择性通常表示为反应后所需产物的分子数的百分比和反应中分子数的比例。

(3)稳定性。指催化剂在使用过程中维持其活性和选择性的能力，通常以使用寿命表示。催化剂的良好性能不仅取决于活性金属（原子的电子结构等）的固有性质，还取决于晶体结构，粒度，比表面积，孔结构和分散状态。此外，助催化剂和载体对催化剂的性能有重要影响。

类和应用

根据催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相催化和非均相催化两种。用于均相催化的催化剂通常是可溶性化合物（盐或络合物），例如氯化钯，氯化铑，乙酸钯，羰基铑，三苯基膦羰基铑等。多相催化剂为不溶性固体，主要形式为金属网和多孔无机载体负载金属。金属网催化剂（如铂网，银网）的应用范围有限，使用范围有限。大多数非均相催化剂负载在载体金属上，如Pt/A12O3，Pd/C，Ag/Al2O3，Rh/SiO2，Pt-Pd/Al2O3，Pt-Rh/Al2O3等。在整个催化反应过程中，非均相催化反应占80％?90％。根据载体的形状，载体催化剂可以分为粒状，球形，柱状和蜂窝状。根据主要的活性金属催化剂分类，常用的有：银催化剂，铂催化剂，钯催化剂和铑催化剂。贵金属催化剂以其优异的活性，选择性和稳定性广泛用于氢化，脱氢，氧化，还原，异构化，芳构化，开裂，合成等反应。它们广泛应用于化工和石油炼制，石油化工，制药，环保和新能源等领域发挥了非常重要的作用。

成分及制备方法

均相催化剂的组成相对简单，通常为某种化合物，并且用于非均相催化剂的负载催化剂的组成更复杂，并且通常由活性金属组分，助催化剂和载体组成。助催化剂是少量添加到催化剂中的物质，其本身是无活性的或具有小的活性，但是改善了催化剂的性能。载体是催化剂活性组分的分散剂或载体。载体的主要作用是增加催化剂的有效表面并提供合适的孔结构以确保足够的机械强度和热稳定性。常用的催化剂载体有Al2O3，SiO2，多孔陶瓷，活性炭等。不同类型的催化剂具有不同的制备方法。用于均相催化的催化剂的制备主要通过化学方法获得所需化合物和有机络合物。首先通过与火熔融共混制备用于多相催化的非负载型催化剂（如Pt-Rh）。然后通过绘图，从网络编织。载体催化剂的制备更为复杂。通常，通过配料，成型和烧制将载体材料加工成一定形状（例如球形，柱状或蜂窝状）。然后，通过浸渍法负载贵金属活性成分和助催化剂。最后，通过焙烧减少。