載體是固體催化劑中主催化劑和助催化劑的分散劑、黏合劑和支撐體。催化劑載體炭載體的(de)作用可以(yi)歸納為如下(xia)幾個(ge)方面。
1.分散作用
多相催(cui)化是一種界(jie)面現象,因(yin)此要(yao)求催(cui)化劑的(de)(de)活性(xing)組分具有(you)足夠的(de)(de)表面積,這就需要(yao)提高(gao)活性(xing)組分的(de)(de)分散度,使其處于(yu)(yu)微(wei)米(mi)級(ji)或原子(zi)級(ji)的(de)(de)分散狀態。而載(zai)體可以將活性(xing)組分分散為很小(xiao)的(de)(de)粒子(zi),并保持其穩(wen)定性(xing)。例(li)如將貴金屬(shu)Pt負載(zai)于(yu)(yu)Al2O3載(zai)體上,Pt被(bei)分散為納米(mi)級(ji)粒子(zi),成為高(gao)活性(xing)催(cui)化劑,進(jin)而使貴金屬(shu)的(de)(de)利(li)用率大大提高(gao)。
2.穩定化作用
載體(ti)可以(yi)對催化劑起(qi)到防止活(huo)性組(zu)分的微(wei)晶(jing)發生半熔或再結晶(jing)的穩(wen)定化作用。載體(ti)能(neng)把微(wei)晶(jing)阻隔開,防止微(wei)品在高溫條件下(xia)遷移。例如,烴類蒸(zheng)氣(qi)轉化制氫催化劑,選用鋁鎂(mei)尖晶(jing)石做載體(ti)時,可以(yi)防止活(huo)性組(zu)分Ni微(wei)晶(jing)晶(jing)粒(li)在高溫(1073K)下(xia)長大。
3.支撐作用
載體可賦(fu)予固體催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)一定(ding)的形狀和大小,使(shi)(shi)之符合工業反應對催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)流(liu)(liu)體力(li)學條(tiao)件(jian)的要求。載體還可以(yi)使(shi)(shi)催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)具有(you)一定(ding)的機械強度,在使(shi)(shi)用過程中使(shi)(shi)其不破碎或粉化,以(yi)避免催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)床層阻力(li)增大,從而使(shi)(shi)流(liu)(liu)體分布均勻,保持工藝操(cao)作條(tiao)件(jian)穩定(ding)。
4.傳熱和稀釋作用
對于強放熱(re)或強吸熱(re)反應(ying),通過選用導熱(re)性(xing)(xing)好的催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)載(zai)體,可以及時(shi)移走反應(ying)熱(re)量,進而(er)防(fang)止催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)表面(mian)溫度過高(gao)。對于高(gao)活性(xing)(xing)的活性(xing)(xing)組分,加入適量載(zai)體可起稀釋作(zuo)用,降低單位(wei)容積催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的活性(xing)(xing),以確保熱(re)平衡。載(zai)體的這兩種作(zuo)用都可以使催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)床(chuang)層反應(ying)溫度恒(heng)定,同時(shi)也使得活性(xing)(xing)組分的熱(re)穩定性(xing)(xing)得到提高(gao)。
5.助催化作用
載體除上述(shu)物(wu)理作(zuo)用(yong)(yong)(yong)外,還(huan)有化(hua)學(xue)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。催化(hua)劑的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)、選擇性(xing)和(he)穩定性(xing)會(hui)因載體和(he)活(huo)(huo)(huo)性(xing)組(zu)分或(huo)助催化(hua)劑產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)學(xue)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)而發生(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)。在(zai)高分散負(fu)載型催化(hua)劑中,由于氧化(hua)物(wu)載體可能對金屬(shu)原(yuan)子(zi)(zi)或(huo)離子(zi)(zi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)組(zu)分發生(sheng)(sheng)(sheng)強相互作(zuo)用(yong)(yong)(yong)或(huo)誘導效(xiao)應(ying)進而產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)助催化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。另(ling)一方面,載體的(de)酸堿性(xing)質還(huan)可與金屬(shu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)組(zu)分產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)多功能催化(hua)作(zuo)用(yong)(yong)(yong),使載體也(ye)成為活(huo)(huo)(huo)性(xing)組(zu)分的(de)一部(bu)分,組(zu)成雙功能催化(hua)劑。