Introducción a los catalizadores de metales preciosos.

1.Características de los catalizadores de metales preciosos.
Cambiar la velocidad de las reacciones químicas.
No participar en el producto final de la reacción.
Casi todos los metales preciosos se pueden utilizar como catalizadores.
Entre ellos, los catalizadores de metales preciosos más utilizados incluyen platino, paladio, rodio, plata, rutenio, etc. Entre ellos, el platino y el rodio son los más utilizados. Debido a sus orbitales de electrones d-vacíos, sus superficies son propensas a adsorber reactivos y tienen una resistencia moderada, lo que facilita la formación de "compuestos activos" intermedios. Debido a esta característica, tiene una alta actividad catalítica y excelentes propiedades integrales, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión, lo que lo convierte en un importante material catalizador.
2, los principales indicadores de actividad de los catalizadores de metales preciosos.
01actividad
La actividad es el estándar para medir la eficacia de un catalizador. En la industria, suele expresarse como la cantidad de productos obtenidos por unidad de volumen (o peso) de catalizador en determinadas condiciones y por unidad de tiempo.
02selectividad
La selectividad se refiere a la especificidad de la acción de un catalizador, es decir, bajo ciertas condiciones, un catalizador solo acelera una determinada reacción química. La selectividad generalmente se expresa como un porcentaje de la relación entre el número de moléculas del producto deseado obtenidas después de la reacción y el número de materias primas que participan en la reacción.
03estabilidad
La estabilidad se refiere a la capacidad de un catalizador para mantener su actividad y selectividad durante su uso, generalmente expresada en términos de su vida útil. El buen desempeño de los catalizadores depende no sólo de las características inherentes de los metales activos (como la estructura electrónica de los átomos), sino también de factores como su estructura cristalina, tamaño de partícula, área superficial específica, estructura de poros y estado de dispersión. Además, los cocatalizadores y los vehículos también tienen un impacto significativo en el rendimiento de los catalizadores.
3.Clasificación de catalizadores de metales preciosos.
Según diferentes principios de clasificación, los catalizadores pertenecen a diferentes categorías.
01Dividido por la forma del transportista.
Los catalizadores soportados se pueden dividir en formas particuladas, esféricas, columnares y de panal.
02Clasificado por los principales metales activos del catalizador.
Los catalizadores comúnmente utilizados incluyen catalizadores de plata, catalizadores de platino, catalizadores de paladio y catalizadores de rodio.
03Clasificado por categoría de reacción catalítica
Los catalizadores de metales preciosos se pueden dividir en dos categorías: catalizadores heterogéneos y catalizadores homogéneos:
Los catalizadores homogéneos suelen ser compuestos solubles (sales o complejos), como cloruro de paladio, cloruro de rodio, acetato de paladio, carbonilrodio, trifenilfosfinacarbonilrodio, etc.
Los catalizadores multifásicos son sólidos insolubles, principalmente en forma de malla de alambre metálico y estados metálicos cargados con portadores inorgánicos porosos. La gran mayoría de los catalizadores multifásicos son tipos de metales nobles soportados por portadores, como Pt/Al2O3, Pd/C, Ag/Al2O3, Rh/SiO2, Pt Pd/Al2O3, Pt Rh/Al2O3, etc.
En todas las reacciones catalíticas, las reacciones catalíticas heterogéneas representan del 80% al 90%.
03La diferencia entre catalizadores de metales preciosos y catalizadores tradicionales
4.Catalizadores de metales preciososVSCatalizadores tradicionales
01Los catalizadores de metales preciosos son más estables y más fáciles de almacenar que los catalizadores de metales ordinarios.
Los metales preciosos son generalmente menos propensos a reacciones químicas y tienen propiedades relativamente estables (como el aluminio que se oxida fácilmente y se convierte en alúmina cuando se expone al aire). No se oxidan fácilmente a temperatura ambiente y no se autoinflaman a altas temperaturas. Generalmente, los ácidos y las bases no pueden corroerlos. Por lo tanto, después de prepararlos con catalizadores de metales preciosos, son más estables y más fáciles de almacenar que algunos catalizadores de metales comunes.
02Los catalizadores de metales preciosos presentan mayor actividad y selectividad a bajas temperaturas
La investigación ha descubierto que la interacción entre partículas de metales preciosos a nanoescala y portadores puede alterar sus propiedades superficiales (estructura geométrica y electrones de superficie), acelerar reacciones y exhibir una alta actividad catalítica.
03El efecto sinérgico de los catalizadores de metales preciosos
Se pueden utilizar diferentes catalizadores de metales preciosos no sólo individualmente sino también en combinación.
Cuando se utilizan en combinación, se produce un efecto sinérgico entre diferentes catalizadores (cuando dos catalizadores se utilizan juntos, su actividad catalítica es mayor que la suma de los dos utilizados por separado), lo que aumenta considerablemente la actividad catalítica de la reacción.
Además, los metales preciosos pueden formar catalizadores compuestos con diferentes proporciones de contenido y tamaños de partículas con metales en general, lo que mejora la selectividad de la reacción y la vida útil del catalizador (la duración del tiempo útil) y reduce los costos de los catalizadores (la cantidad de metales preciosos en la naturaleza es muy pequeña, por lo que sus precios son mucho más altos que los de los metales en general).
04El método de preparación es simple y el rendimiento del reciclaje es bueno.
Las condiciones de síntesis de algunos catalizadores de metales preciosos son suaves, los métodos de síntesis son simples y el rendimiento de reciclaje de los catalizadores antiguos sigue siendo muy bueno, lo que los convierte en el tipo de catalizador más estudiado en la actualidad.
Los catalizadores de metales preciosos se utilizan principalmente en reacciones de hidrogenación y oxidación y, hasta ahora, su investigación se ha centrado principalmente en los métodos de preparación, el tamaño de las partículas y las interacciones con portadores (sustancias cargadas con partículas de metales preciosos).
Aunque los catalizadores de metales preciosos tienen varias ventajas, también debemos darnos cuenta de que no son omnipotentes. Durante su uso, los catalizadores de metales preciosos pueden perder su actividad debido a diversos factores, generalmente divididos en tres categorías: envenenamiento, sinterización y desactivación térmica, coquización y bloqueo.
5.El proceso ascendente y descendente de los catalizadores de metales preciosos.
01Las materias primas de los catalizadores de metales preciosos dependen de las importaciones
La fase inicial de los catalizadores de metales preciosos implica principalmente minerales de metales preciosos, desarrollo de portadores, etc.
Los metales preciosos son un recurso escaso a nivel mundial y las principales materias primas para los catalizadores de metales preciosos son el platino, el paladio y otras materias primas de metales preciosos. Sin embargo, China es un país con recursos de metales del grupo del platino extremadamente escasos, que dependen principalmente de las importaciones. Los precios están influenciados por los ciclos económicos globales y de la industria transformadora, y tienen las características de cambios rápidos y grandes fluctuaciones.
Existen varios tipos de soportes para catalizadores de metales preciosos, principalmente silicatos, óxidos metálicos y soportes de carbono.
02Los catalizadores de metales preciosos se utilizan ampliamente en fases posteriores
Implica diversos campos como petroquímicos, productos químicos del carbón, productos farmacéuticos, pesticidas, alimentos, colorantes, pigmentos, nuevos materiales químicos, protección del medio ambiente, nuevas energías, electrónica, etc.