贵金属催化剂处理及再生

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。

在环保领域贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等。在新能源方面，贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的部分。

在电子、化工等领域贵金属催化剂被用于气体净化、提纯。催化技术是当今高新技术之一，也是能产生巨大经济效益和社会效益的技术。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。

据分析表明，世界上70%的铑、40%的铂和50%的钯都应用于催化剂的制备。

性能指标

（1）活性。是衡量催化剂性能标准的大小。通常以每单位时间的某一条件下每单位体积（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。指催化剂在使用过程中维持其活性和选择性的能力，通常表示为使用寿命。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。另外，助催化剂和载体对催化剂的性能有重要的影响。

分类及应用

按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相催化用和多相催化用两大类。均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为不溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。绝大多数多相催化剂为载体负载贵金属型，如Pt/A12O3、Pd/C、Ag/Al2O3、Rh/SiO2、Pt-Pd/Al2O3、Pt-Rh/Al2O3等。在全部催化反应过程中，多相催化反应占80%～90%。按载体的形状，负载型催化剂又可分为微粒状、球状、柱状及蜂窝状。按催化剂的主要活性金属分类，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良的活性、选择性及稳定性而倍受重视，广泛用于加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应，在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及新能源等领域起着非常重要的作用。

贵金属催化剂基础知识贵金属催化剂具有悠久的历史，其工业应用可追溯到20世纪70年代，铂作为与硫酸工业制造接触的催化剂。在1913年，在油重整中使用Pt/Al2O3催化剂来生产优质汽油。1959年，PdCl2用于生产优质汽油。乙醇氧化乙醛的-CCl2催化剂;到上世纪60年代末期，已经有甲醇低压羰基合成乙酸铑配合物催化剂。从二十世纪七十年代起，汽车尾气净化贵金属催化剂（铂类，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。

铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或各种均相催化剂的有机金属络合物。铂族金属不填充d电子轨道，表面易吸附反应物，强度适中，有助于形成中间体“活性化合物”，具有较高的催化活性，但也具有高温电阻，抗氧化性，耐腐蚀性综合优异特性，成为最重要的催化剂材料。根据主要的活性金属催化剂分类，常用的有：铂催化剂，钯催化剂和铑催化剂，钌催化剂。贵金属催化剂在石油，化工，制药，农药，食品，环保，能源，电子等领域十分重要，因为它们具有不可替代的催化活性和选择性。在石油和化工行业的氢化，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，环扩展，环化，羰基化，脱氯和不对称合成等反应中，贵金属是优异的催化剂。

环保催化剂领域的贵金属广泛应用于车辆尾气净化，有机燃烧，CO，NO氧化等领域。在新能源中，贵金属催化剂是燃料电池新发展的关键部分。

在电子，化工等领域，贵金属催化剂用于气体净化，净化。催化技术是当今高科技之一，也可以产生巨大的经济和社会效益。发达国家，国家经济产值直接从20％到30％的催化剂和催化反应。化学产品在生产过程中超过85％的反应是在催化剂的作用下进行的。

据分析，世界上70％的铑，40％铂和50％的钯用于制备催化剂。

贵金属催化剂的预处理及失活再生

放热反应

如果是放热反应，催化剂金属可能产生烧结现象，可通过对比催化剂床层入口和出口处催化剂物理性质的差异来确证。同时也要考虑积碳或是催化剂自身的价态变化。

羰基、烯烃、硝基化合物的反应

原料是羰基、烯烃化合物的反应，一旦发生氧化就有可能生成污染催化剂的聚合物，这种情况下原料会出现一些颜色变化，很容易判断。羰基和烯烃的反应中还比较容易生成低聚物，这种焦油状物质会吸附在催化剂表面造成比表面积减小，可以通过BET测定来判断。芳香族硝基化合物加氢时，原料往往是透明的，一旦被氧化就会产生黑色的物质附着在催化剂上，这是由于部分硝基化合物原料发生聚合生成了焦油。另外，硝基化合物加氢过程中很容易发生脱氨基反应，进而发生二聚、三聚反应，生成的焦油状成分（苯胺黑）也容易附着于催化剂表面。

酸性环境下的反应

Ni或Cu催化的加氢反应中，微量的水分和酸存在都会造成金属的溶出从而使催化剂活性下降。酸存在下的Pd或Pt催化的氧化反应，也要考虑是否有溶出现象发生。脱卤素反应，特别需要关注生成的HCl等酸对催化剂的腐蚀作用。即使是气相反应，也有可能出现催化剂金属接触卤化物后发生团聚现象。失活催化剂往往表现为金属表面积下降。

氧化还原（redox）反应

氧化还原反应可认为是金属在0价和其他价态之间交替变换的过程，所以当金属处于离子状态时较易发生凝聚，加之催化剂中毒等其它因素的影响，若金属被氧化的能力降低，难以维持金属离子正常的价态，活性就会下降。