鉑的用途是做化學(xué)反應(yīng)的催化劑,這種催化劑通常是鉑黑。19世紀(jì)早期,化學(xué)家開(kāi)始用鉑粉末對(duì)氫的點(diǎn)燃反應(yīng)進(jìn)行催化。鉑目前應(yīng)用于汽車的催化轉(zhuǎn)換器,使廢氣中低濃度未燃燒的碳?xì)浠衔锬軌蛲耆紵?,產(chǎn)生二氧化碳和水汽。在石油業(yè)中,鉑可以用來(lái)催化若干個(gè)不同的反應(yīng),特別是將石腦油催化重整為更高辛烷值的汽油。二氧化鉑(或稱亞當(dāng)斯催化劑)是氫化反應(yīng)的催化劑,特別用于生產(chǎn)植物油。鉑金屬可以很好地催化過(guò)氧化氫分解為水和氧氣的反應(yīng)。
均相催化劑的組成較單純,通常為某種化合物。多相催化用負(fù)載型催化劑的組成較復(fù)雜,通常由活性金屬組分、助催化劑及載體組成。助催化劑是添加到催化劑中的少量物質(zhì),它本身無(wú)活性或活性很小,但能改善催化劑的性能。載體是催化劑活性組分的分散劑或支持物。載體的主要作用是增加催化劑的有效表面,提供合適的孔結(jié)構(gòu),保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。常用的催化劑載體有Al2O3、SiO2,多孔陶瓷、活性炭等。
催化劑中的組分由兩種或兩種以上的金屬組成。例如負(fù)載在含氯的γ-氧化鋁上的鉑-錸等雙(多)金屬重整催化劑。它們比前述僅含鉑的重整催化劑有更優(yōu)越的性能,在這類催化劑中,負(fù)載在載體上的多種金屬可形成二元或多元的金屬原子簇,使活性組分的有效分散度大大提高。金屬原子簇化合物的概念早是從絡(luò)合催化劑中來(lái)的,將其應(yīng)用到固體金屬催化劑中,可以認(rèn)為金屬表面也有幾個(gè)、幾十個(gè)或更多個(gè)金屬原子聚集成簇。70年代以來(lái),根據(jù)這一概念,提出了金屬原子簇活性中心的模型,用來(lái)解釋一些反應(yīng)的機(jī)理。在負(fù)載型和非負(fù)載型多金屬催化劑中,若金屬組分之間形成合金,稱為合金催化劑。研究和應(yīng)用較多的是二元合金催化劑,如銅-鎳、銅-鈀、鈀-銀、鈀-金、鉑-金、鉑-銅、鉑-銠等??梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整合金的組成來(lái)調(diào)節(jié)催化劑的活性。某些合金催化劑的表面和體相內(nèi)的組成有著明顯的差異,如在鎳催化劑中加入少量銅后,由于銅在表面富集,使鎳催化劑原有表面構(gòu)造發(fā)生變化,從而使乙烷加氫裂解活性迅速降低。合金催化劑在加氫、脫氫、氧化等方面均有應(yīng)用。
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