催化劑載體和催化劑有哪些特點(diǎn)
2021/12/9 10:31:24??????點(diǎn)擊：
在對(duì)催化原理的研究過(guò)程中，科學(xué)家們對(duì)催化劑和催化劑載體所具有的特性進(jìn)行了科學(xué)的歸納，總結(jié)出了催化劑的一些特性。對(duì)催化作用本質(zhì)及催化劑特性的深入認(rèn)識(shí)，有助于科學(xué)家們從原先“瞎貓碰死耗子”似地試驗(yàn)催化劑，逐步變?yōu)橛心康摹⒂幸庾R(shí)地尋找、研制各種新型、高效的催化劑。
特定的催化劑、催化劑載體只對(duì)特定的化學(xué)反應(yīng)有效，這常被稱(chēng)為催化劑的“選擇性”。當(dāng)然，這種選擇也是一種“雙向選擇”。這就意味著，并不存在一種催化劑，能夠催化一切的化學(xué)反應(yīng)。一般情況下，某種催化劑只對(duì)特定的某個(gè)或某類(lèi)化學(xué)反應(yīng)具有催化作用。同時(shí)，也不存在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，所有催化劑都能對(duì)其有催化作用。一般而言，某個(gè)化學(xué)反應(yīng)，能夠?qū)ζ渚哂写呋饔玫奈镔|(zhì)并不會(huì)很多，而且催化效率也有差異。借用一個(gè)術(shù)語(yǔ)，催化劑并不具有“廣譜性”。
在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)有這樣的情況，原料在反應(yīng)條件下可能發(fā)生多個(gè)化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)生多種產(chǎn)物，其中一般只有一個(gè)反應(yīng)是人們希望發(fā)生的（常稱(chēng)為主反應(yīng)），其產(chǎn)物（常稱(chēng)為主產(chǎn)物）是人們需要制取得到的；而另外一些反應(yīng)，人們并不希望其發(fā)生，因?yàn)檫@些反應(yīng)不僅浪費(fèi)了原料，而且反應(yīng)的產(chǎn)物混雜在主產(chǎn)物中，使得產(chǎn)物的純度降低。化工生產(chǎn)上常把這些伴隨著主反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)稱(chēng)為副反應(yīng)，把副反應(yīng)的產(chǎn)物稱(chēng)為副產(chǎn)物。如何減少副反應(yīng)的發(fā)生，減少生成副產(chǎn)物的量，是幾乎每一個(gè)化工生產(chǎn)反應(yīng)都要考慮的問(wèn)題。在這方面，催化劑的“選擇性”有著重要的作用。因此，在化工生產(chǎn)中，科學(xué)家們常常會(huì)利用催化劑對(duì)反應(yīng)的選擇性，使用特定的催化劑，“選擇”主反應(yīng)而排斥其他副反應(yīng)，使得主反應(yīng)加速，從而得到較多的主產(chǎn)物，減少其他副反應(yīng)和副產(chǎn)物。例如乙醇在高溫時(shí)可發(fā)生脫氫反應(yīng)變成乙醛，也可發(fā)生脫水反應(yīng)變成乙烯，銀催化劑能催化前一個(gè)反應(yīng)，而氧化鋁催化劑則能催化后一個(gè)反應(yīng)。很顯然，工業(yè)上用乙醇脫氫制乙醛，應(yīng)該使用銀催化劑，這能最大限度地減少產(chǎn)物中副產(chǎn)物乙烯的量，而如果不慎選用了氧化鋁催化劑，那結(jié)果只能是適得其反。
催化劑要在特定的條件下才能發(fā)揮其最佳效果。夏天天氣炎熱，我們會(huì)覺(jué)得懶洋洋的，學(xué)習(xí)、工作起來(lái)無(wú)精打采的；冬天天氣寒冷，人凍得瑟瑟發(fā)抖，肯定也會(huì)影響學(xué)習(xí)、工作的狀態(tài)。適宜的溫度，是我們學(xué)習(xí)和工作高效率的保證。其實(shí)，催化劑和人一樣，也需要有一個(gè)最佳的工作條件。例如合成氨使用的鐵催化劑，其最佳工作溫度為500℃左右，在這個(gè)溫度下，它的催化能力是最強(qiáng)的。正基于此，工業(yè)上合成氨的溫度通常控制在500℃左右。當(dāng)然，不同的催化劑所需的最佳溫度并不相同，合成氨的鐵催化劑需要在500℃左右使用，而有些催化劑在500℃可能早就因?yàn)楦邷囟Щ盍恕Ｋ裕瑧?yīng)根據(jù)催化劑的本性選擇最適宜的反應(yīng)條件，而不能“依樣畫(huà)葫蘆”。
工業(yè)催化劑通常還需要一定的載體和助催化劑。俗話說(shuō)得好：一個(gè)籬笆三根樁，一個(gè)好漢三個(gè)幫。催化劑也是如此。一種工業(yè)催化劑要達(dá)到優(yōu)異的催化性能，光有活性物質(zhì)是不夠的。通常情況下，工業(yè)催化劑里除了起核心作用的催化活性物質(zhì)外，還可能包含載體和助催化劑。為了更好地實(shí)現(xiàn)催化劑催化效果，除了活性物質(zhì)外，科學(xué)家們?cè)诖呋瘎├锛尤肓硗獾囊环N或幾種物質(zhì)，來(lái)增強(qiáng)催化劑的催化作用，所加入的物質(zhì)稱(chēng)為助催化劑。例如，在合成氨的鐵催化劑里加入少量的氧化鋁和氧化鉀作為助催化劑，可以大大提高催化劑的催化能力。
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