簡(jiǎn)述廢(fèi)氣處理中催化劑的(de)種類
廢氣處理中催化劑的種類繁多,分類方法也不盡相同。按大的方麵可分(fèn)為酸堿催化劑(jì)、金屬(shǔ)催化劑、半導體催化劑和分子篩催化劑。這些被(bèi)列為多類催化劑的物質的(de)共同特點是(shì)都能對反應(yīng)物產生不同程(chéng)度的化學吸附。因此,催化離不開吸附,考査一個催化過程發現,一般的催化過程都是由吸附開始的。
1.酸堿催化(huà)劑
這裏指的酸堿是廣泛意義上的酸堿,即路易斯酸和路易斯堿,它們都能提供酸堿(jiǎn)活性吸附中心,對反應物進行化學吸附(fù),從而促使其發生(shēng)化學反應。如活性白土、矽(guī)酸鋁、氧化鋁以及一(yī)些金屬的氧化物尤其是過渡金屬的氧化物(wù)或它(tā)們的鹽類等。
2.金(jīn)屬催化劑
金屬的吸附能力取決(jué)於金屬和氣體的分子結(jié)構和吸附條件。
在273K時對有代表性的氣體在多種金屬表麵上的吸附(fù)實(shí)驗發現,凡具有d電子空軌道的金屬(shǔ)元素,對一些有代表性的氣體都具有強(qiáng)弱不等的化學吸附(fù)能(néng)力,這些(xiē)金屬除Ca、Sr和Ba之外,大部分屬(shǔ)於過渡金屬,它們靠沒有參與金屬鍵的雜化軌道的電子或未結合的電子和吸附質分(fèn)子形成吸附鍵,催化了與吸附質分子之(zhī)間的反應。
3半導體催化劑
半(bàn)導體催化劑(jì)主要是一些半導體類型的過渡金屬氧化物,它們以能提供準(zhǔn)自由電子或準自由空穴而被分為n型半導體和p型半導體。n型半導體催化劑如ZnO,依靠本身的準自由電子與反應物形成吸(xī)附(fù)鍵(jiàn);p型半(bàn)導體催化劑如(rú)NiO靠本身的準自由空穴與反(fǎn)應物(wù)形成吸附鍵。由於吸附鍵的形成,改變了半導體的導電(diàn)性,導電性是影響(xiǎng)催化劑活(huó)性的主要因素之。以上隻是一種很簡單的說法,實際上,氣體分子與(yǔ)半導體催化劑形(xíng)成吸附鍵是一個很複雜的過程,在對半導體催化機理(lǐ)的研究中還發現了由於電子躍遷而產生的(de)能帶,能帶在形成吸附鍵上起了很重要的作(zuò)用。因此,不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為能提供電子的反(fǎn)應物分子隻能與p型半導體催化劑形成吸附鍵。
4.沸石分子篩催化(huà)劑(jì)
沸石分子篩作為吸附劑廣泛用於幹燥、浄化、分離等(děng)過程,20世(shì)紀60年代開始在催化劑和催化劑載體應用中嶄露頭角。沸石是指天然的結晶矽鋁(lǚ)酸鹽(yán),具有直徑相同的微孔,故又得名分子篩。20世(shì)紀50年代,人工合成的分子篩(shāi)已工業化,目前已超過數(shù)百種,許多重要的工業催化(huà)反應已離不開分子篩催化劑。分子篩的催化作用也是靠它表麵(包括內表麵)的酸性中心來形成吸附鍵的,但它與酸堿催化劑相比,又具有(yǒu)了更強的選擇性,因為它可以拒絕比它的孔徑大的分子進入(rù)內(nèi)表麵。同時(shí)分子篩表麵的酸堿性還可以人為利用離子交換的辦法進行調節,這就比一(yī)般的酸堿催(cuī)化劑(jì)具有更優良的性(xìng)能。近年來,又(yòu)發展一種非矽鋁元素的合成分子篩,也已(yǐ)經在催化領域中廣泛應(yīng)用。由此可見(jiàn),分子篩在催化(huà)領域中有其特殊的(de)地位和作用。
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