ліндрів, гранул діаметром кілька міліметрів, а також каталізатори, одержувані нанесенням активного агента (платини, паладію) на пористий посій - активоване вугілля, кизельгур, силікагель, алюмогель. Кількість каталітично активного металу в нанесеному каталізаторі не перевищує кількох відсотків, що дає можливість економити дорогоцінні дефіцитні метали. Через дуже малих концентрацій нанесеного металу на поверхні носіїв знаходяться не мікрокристали, а невеликі групи атомів, які Кобозев назвав ансамблями. Він звернув увагу на те, що за збільшенням кількості нанесеного металу на носії активність нанесеного каталізатора проходить через максимум.
Для підвищення активності, термодинамічної стійкості, механічної жорсткості застосовують каталізатори у вигляді багатокомпонентних систем - змішані і промотувати. Змішані каталізатори - це суміш двох або декількох оксидів Al 2 О 3, Сr 2 О 3, СаО і МgO, активність яких є функцією складу. Часто до каталізатора додають активатори (промотори), що не мають каталітичних властивостей, але підвищують каталітичну активність каталізатора. Наприклад, для залізного каталізатора для синтезу аміаку потрібен промотор оксид алюмінію. Він покриває тонкою плівкою поверхню каталізатора і захищає його від рекристалізації, зберігаючи дефекти в поверхневому шарі, тобто питому активність каталізатора.
Під час гетерогенного каталізу, як гомогенного, активність каталізатора з часом зменшується через його отруєння. Отруєння може бути зворотне і необоротне. Сполуки, що містять сірку, миш'як отруюють необоротно багато металевих каталізаторів. Слід зазначити, що невелика кількість отрути істотно виливає на активність каталізатора.
II. Каталізатори гетерогенного каталізу
Важливо розуміти, що каталізатор бере участь у реакції. Забезпечуючи більш швидкий шлях для реакції, каталізатор реагує з вихідною речовиною, що вийшло проміжне з'єднання піддається перетворенням і врешті розщеплюється на продукт і каталізатор. І перейдемо до більш важливої ??теми це основний вибір промислового каталізатора і основні його типи.
2.1 Каталізатори-метали
Метали зазвичай значно активніше оксидів і володіють більш універсальним каталітичним дією, хоча, як правило, менш селективним. Найбільш універсальні метали VIII гр. періодичної системи, особливо Pt і Pd, каталізують різні реакції окислення, гідрування, дегідрування і т.д. при низьких температурах (кімнатної і більш низьких). Каталітична активність визначається електронною конфігурацією і симетрією d-орбіталей поверхневих атомів. У хімічній взаємодії з молекулами реагують на поверхні речовин беруть участь тільки ті d-орбіталі, які спрямовані від поверхні назовні і мають однакову групу симетрії з молекулярними орбиталями реагентів. Участь d-електронів в хімічній зв'язку металу з адсорбованими молекулами підтверджено методами фотоелектронної і УФ-спектроскопії для Pt-каталізатора. Метали, що знаходяться в кінці перехідних періодів, мають у d-оболонці дірки (відсутність електронів), що полегшує їх участь в каталітичному перетворенні. Метали, що знаходяться на початку періоду, зазвичай утворюють міцний зв'язок з молекулами реагентів. Це призводить до утворення фаз (поверхневих або об'ємних) оксидів, гідридів і т.п. і зниження каталітичної активності металу. Так, Ni активний в реакціях гідрування, а Сu малоактивна. При сплаві активних металів VIII групи з неактивними металами 1б групи каталітична активність зменшується внаслідок заповнення d-оболонки електронами. Наприклад, для сплавів Cu-Ni падіння активності настає при складі 53% Сu і 47% Ni, коли s-електрони Сu заповнюють J-оболонку Ni.
У реакціях за участю Н 2 найбільш активні метали, на поверхні яких відбувається його хемосорбция з дисоціацією і низькою енергією зв'язку атомарного водню. Сплави Cu-Ni, Au-Pt, Ag-Pd менш активні, ніж чисті метали VIII групи. На чистих металах 1б групи Н2 НЕ адсорбується. У промисловості широко застосовують дрібнодисперсні металеві каталізатори, нанесені на носії (SiO 2, A1 2 O 3, алюмосилікати, активний вугілля, кизельгур та ін.). Це підвищує поверхню каталізатора, зменшує його витрати, оберігає частинки від спікання. У міру зменшення розміру часток (підвищення дисперсності) каталізатора його активність в одних реакціях залишається незмінною (структурно-нечутливі або незатрудненное реакції), в інших реакціях на частинках розміром 2-4 нм при загальному зростанні активності спостерігається зниження числа обертів реакції; це так звані структурно-чутливі або утруднені реакції. Так, більшість реакцій гідрування олефінів і ароматичних сполук є структурно-нечутливими; реакції синтезу NH 3, гідрогенолізу зв'язку С-С, окислення, ізомеризації та ін. структурно-чутливі. Різниця між цими типами гетерогенно-каталітичних реакц...
