第六节 催化剂的组成与功能

第六节 催化剂的组成与功能

多相固体催化剂是目前石油化学等工业中使用比例最高的催化剂。

出早期用于加氢反应的Ni等极少数单组分催化剂外，大多数是多组分催化剂，这些组分，可根据其各自在催化剂中的作用，分别定义为:

1) 主催化剂

又称活性组分，是多组分催化剂中的主体，是必备的组分。

⑵. 载体

是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架；载体的主要作用是提供 孔结构和高表面积，同时增大催化剂的强度；活性物和助剂负载于载体上所得的催化剂，称为 负载型催化剂；载体的种类很多，有天然的也有人工的，可分为低比表面积和高比表面积两类。 载体的结构和性能不仅关系到催化剂的活性和选择性，还关系到催化剂的热稳定性、机械 强度及传递特性等，选择载体时必需弄清其结构、性质和其它功能。

载体的功能 1. 载体的功能主要有 ⑴提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；⑵增强催化剂的机械强度， 使催化剂具有一定的形状和大小，应根据催化剂的强度要求来选择合适强度的体，粘结剂的加 入可以补强；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用 量，特别是贵金属的用量；⑸载体可提供附加活性，载体一般不要求有催化活性，但是如为目 的反应的活性则对反应有利；⑹活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。

⑶. 助催化剂

是催化剂的辅助成分，量较少；助剂本身无活性或活性很小，加入之后可以改变催化剂的 化学组成和结构，从而能提高催化剂的活性、选择性、稳定性或寿命。 助剂按作用机理的不同可分为结构型和电子型两类。 结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提高活性组分的分散性和稳定性； 电子型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选择性。 例如，合成氨用的铁催化剂，通过加入少量的 Al2O3 使其活性提高，寿命大大延长。－－ 结构助剂。加人 K2O 使 Fe 原子的电子密度增加，提高其活性，所以 K2O 是电子型的助催化剂。

4)共催化剂

是和主催化剂同时起催化作用的物质。二者缺一不可。两者单独使用活性都很低，但组合起来却表现出很高的催化活性，所以称它们为共催化剂。

助催化剂和载体的区别

1． 助催化剂和载体目的：都是为了提高催化剂的活性、选 择性、寿命（抗烧结、积炭、中毒、流 失）、耐热性、机械强度、耐磨损性等 性能，功能有很多相似之处，但是有以 下几点区别。

2． 助催化剂和载体的比较：

3． 载体： 载体：用量大、且对用量不敏感；稳定性好；表 面积大、孔径、孔体积确定，分别制备；与活 性组分之间有时有相互作用；有时可以使用载 体，也可以不使用。

4． 助剂：用量较小、对用量敏感；经常使用多种助 剂；常与主体催化剂结合，形成固溶体、化合 物，不单独制备；在催化剂中总是存在、以调 变催化剂性能；单独使用助剂时无催化活性。

5． 助催化剂选择和设计

6． 设计方法： 设计方法： 方法一：运用现有科学知识，结合已经 掌握的科学理论，并结合催化剂及催化 反应存在的具体问题。 方法二：通过对催化机理的深入研究， 对于催化剂作相应的调整。比较费力、 费时，有一定的应用范围。

载体的选择和设计

对载体的要求： 对载体的要求：稳定性——耐热、耐氧化还原、 耐酸；对活性组分复载性好；有时也有一定的 活性，起协同作用。