簡(jiǎn)述廢氣(qì)處理中催化劑的種類
廢氣處理中催化劑的種類繁多,分類方法也不盡相同。按大的方麵可分為酸堿催化劑、金屬催化劑、半導體催化劑和分子篩催化劑。這些被列為多類催(cuī)化劑的物質(zhì)的共同特(tè)點是都能對反應物產生(shēng)不同程度的化學吸附。因此,催化離不開吸附,考査(chá)一個催化(huà)過程發(fā)現,一(yī)般的催化過程都是由(yóu)吸附(fù)開始的。
1.酸堿催化劑
這(zhè)裏指的酸堿是廣泛意義上(shàng)的酸(suān)堿,即路(lù)易斯(sī)酸和路易斯堿,它們(men)都能提供酸堿活(huó)性吸附中心,對反應物進行化學吸附,從而促使其發生化學反應。如活性白土(tǔ)、矽酸(suān)鋁、氧化鋁以及一(yī)些金屬的氧化物尤其是過渡金屬的(de)氧化物或它們的鹽類等。
2.金屬催化劑(jì)
金屬的吸附能力取決於金(jīn)屬和氣體的分子結構和吸附條(tiáo)件。
在273K時對有代表性的氣(qì)體在多種金屬表麵上的吸附實驗發現,凡具有d電子(zǐ)空軌道(dào)的金屬元素,對一些有代表性的氣體(tǐ)都具有強弱不等(děng)的化學吸附能力,這些金屬除Ca、Sr和Ba之外,大部分屬於過渡(dù)金屬,它(tā)們靠沒有參與金屬鍵的雜化軌道的(de)電子或未結合的電子和吸(xī)附質分子(zǐ)形成吸(xī)附(fù)鍵,催化了與吸附質(zhì)分子(zǐ)之間的反應。
3半導體催化劑(jì)
半導體催化劑主要是一些半導體類型的(de)過渡金屬氧化物,它們以(yǐ)能提供準自由(yóu)電子或準自由空穴(xué)而被(bèi)分為n型半導體和(hé)p型半導體。n型半導體催化劑(jì)如(rú)ZnO,依靠本身的準自由電子與反應物形(xíng)成吸附鍵;p型半導體催化劑如NiO靠本(běn)身的準自由空穴與(yǔ)反應物形成吸附鍵。由(yóu)於吸附鍵的形成,改變了半導(dǎo)體的導電性,導電性是影響催化劑活性的主要因素之。以上隻(zhī)是一種很(hěn)簡單的說法,實際上,氣(qì)體(tǐ)分子與(yǔ)半導體催化劑形成吸附鍵是一個很複雜的(de)過程,在對半導體催化機(jī)理的研究中還發現了由(yóu)於(yú)電子(zǐ)躍遷而產生的能帶,能帶在形成吸附鍵上起了很重要的作用。因此(cǐ),不能簡單地認為能提供電子的反應物分子隻能與p型半(bàn)導(dǎo)體催化劑(jì)形成吸附鍵。
4.沸石分子篩催化劑
沸石分子篩作為吸附(fù)劑廣泛用於幹燥、浄化、分離等過程,20世紀60年代開始在(zài)催(cuī)化劑和催化劑載體應用中嶄(zhǎn)露頭角。沸石是(shì)指天(tiān)然的結晶矽鋁酸鹽,具有直徑相同(tóng)的微孔,故又得名分子篩(shāi)。20世紀50年代,人工(gōng)合成的(de)分子篩已工業化,目前已超過數百種,許多重要的工業催化反應已離不開分子(zǐ)篩催化劑。分子篩的催化作用也是(shì)靠它表麵(包括內表麵)的(de)酸性中心來形成吸附鍵(jiàn)的,但它與酸(suān)堿催化劑相比,又具(jù)有了更強的選擇性,因為它可以拒絕比它的孔徑大的分子進入內表(biǎo)麵。同時(shí)分子篩表麵的酸堿性還(hái)可以人為利用離子交(jiāo)換的辦法進行調節,這就比(bǐ)一般的酸(suān)堿催化劑具有更優良的(de)性能。近年來,又發展一種非矽鋁元(yuán)素的合成分子篩,也已經在催化領域中廣泛應用(yòng)。由此可見,分子篩在催化領域(yù)中(zhōng)有其特殊的地位和作用。
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