การจำแนกประเภทของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ

ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ไม่รองรับและรองรับ

ขึ้นอยู่กับว่าส่วนประกอบที่ใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับการสนับสนุนบนตัวพาหรือไม่:

ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ไม่รองรับ

หมายถึงตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ไม่มีตัวพา ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: โลหะเดี่ยวและโลหะผสมตามองค์ประกอบ มักใช้ในรูปของโครงโลหะ ลวดตาข่ายโลหะ ผงโลหะ อนุภาคโลหะ เศษโลหะ และฟิล์มระเหยโลหะ ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะแบบเฟรมเวิร์กคือการทำโลหะผสมด้วยโลหะที่เร่งปฏิกิริยาและอลูมิเนียมหรือซิลิกอน จากนั้นใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อละลายอลูมิเนียมหรือซิลิกอนเพื่อสร้างโครงโลหะ ตัวเร่งปฏิกิริยาโครงกระดูกที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมคือนิกเกิลโครงกระดูกซึ่งถูกคิดค้นโดย M. Raney แห่งสหรัฐอเมริกาในปี 1925 ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่า Raney nickel ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลโครงกระดูกใช้กันอย่างแพร่หลายในปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน ตัวเร่งปฏิกิริยาเฟรมเวิร์กอื่นๆ ได้แก่ เฟรมเวิร์กโคบอลต์ เฟรมเวิร์กทองแดง และเฟรมเวิร์กเหล็ก ตัวเร่งปฏิกิริยาลวดตาข่ายโลหะทั่วไปคือตาข่ายแพลตตินั่ม (ดูรูป) และตาข่ายโลหะผสมแพลตตินั่มโรเดียม ซึ่งใช้ในกระบวนการแอมม็อกซิเดชันเพื่อผลิตกรดไนตริก

ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่รองรับ

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่รองรับส่วนประกอบโลหะบนตัวพาถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงการกระจายตัวและความเสถียรทางความร้อนของส่วนประกอบโลหะ เพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีโครงสร้างรูพรุน รูปร่าง และความแข็งแรงเชิงกลที่เหมาะสม ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่รองรับส่วนใหญ่เตรียมโดยการชุบสารละลายเกลือของโลหะบนตัวพา และลดลงหลังจากการเปลี่ยนแปลงการตกตะกอนหรือการสลายตัวทางความร้อน กุญแจสำคัญประการหนึ่งในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่รองรับคือการควบคุมสภาวะการอบชุบและการลดความร้อน

ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเดี่ยวและโลหะหลายชนิด

ตามองค์ประกอบที่ใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยาคือการจำแนกองค์ประกอบโลหะตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป:

ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเดี่ยว

หมายถึงตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีส่วนประกอบโลหะเพียงชิ้นเดียว ตัวอย่างเช่น ในตัวเร่งปฏิกิริยาปฏิรูปแพลตตินัมที่ใช้ครั้งแรกในอุตสาหกรรมในปี 1949 ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์คือแพลตตินัมโลหะชนิดเดียวที่รองรับ η-alumina ที่มีฟลูออรีนหรือคลอรีน

ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายโลหะ

ส่วนประกอบในตัวเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยโลหะตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป ตัวอย่างเช่น แพลตตินัม-รีเนียมและตัวเร่งปฏิกิริยาในการปฏิรูปโลหะคู่ (หลายตัว) อื่นๆ ที่รองรับ γ-alumina ที่ประกอบด้วยคลอรีน มีประสิทธิภาพดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาในการปฏิรูปดังกล่าวที่มีเพียงแพลตตินัมเท่านั้น ในตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทนี้ โลหะหลายชนิดที่รองรับบนตัวพาสามารถสร้างคลัสเตอร์โลหะแบบไบนารีหรือหลายองค์ประกอบ เพื่อให้การกระจายตัวของส่วนประกอบออกฤทธิ์มีประสิทธิผลดีขึ้นอย่างมาก ทำให้ดีขึ้น. แนวคิดของสารประกอบกลุ่มโลหะได้มาจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ซับซ้อนในตอนแรก เมื่อนำไปใช้กับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะแข็ง จะถือว่ามีอะตอมของโลหะหลายสิบหรือมากกว่ากระจุกอยู่บนพื้นผิวโลหะ ตั้งแต่ปี 1970 ตามแนวคิดนี้ ได้มีการเสนอแบบจำลองของศูนย์กลางการทำงานของกระจุกโลหะเพื่ออธิบายกลไกของปฏิกิริยาบางอย่าง ในตัวเร่งปฏิกิริยาหลายโลหะที่รองรับและไม่รองรับ หากโลหะผสมเกิดขึ้นระหว่างส่วนประกอบโลหะ จะเรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสม การวิจัยและประยุกต์ใช้มากที่สุดคือตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแบบไบนารีเช่นทองแดงนิกเกิลทองแดงแพลเลเดียมแพลเลเดียม - เงินแพลเลเดียม - ทองแพลตตินั่ม - ทองแพลตตินั่ม - ทองแดงแพลตตินั่ม - โรเดียม ฯลฯ กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถปรับได้ โดยการปรับองค์ประกอบของโลหะผสม ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมบางตัวมีความแตกต่างที่ชัดเจนในองค์ประกอบของพื้นผิวและเฟสจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น หลังจากเพิ่มทองแดงจำนวนเล็กน้อยลงในตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล โครงสร้างพื้นผิวดั้งเดิมของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลจะเปลี่ยนไปเนื่องจากการเสริมคุณค่าของทองแดงบนพื้นผิว ซึ่งจะทำให้อีเทนเติมไฮโดรเจน กิจกรรมการสลายลดลงอย่างรวดเร็ว ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมมีการใช้งานในไฮโดรจิเนชัน ดีไฮโดรจีเนชัน ออกซิเดชัน ฯลฯ