Использование в катализе носителей

Для борьбы со спеканием катализатора и для экономии дорогостоящих материалов (Pt, Rh и др.) используются носители. Катализатор наносят в виде отдельных, изолированных друг от друга кристаллов, на поверхность пористого или волокнистого материала (носителя). В качестве носителей применяют активированный уголь, силикагель, алюмогель, оксиды металлов и др. пористые материалы. Носитель пропитывают растворами солей металлов (Pt, Ni, Pd), высушивают и обрабатывают водородом при

250-500 ⁰С. При этом металл восстанавливается и в виде коллоидных частиц размером 10^{-9 м осаждается на поверхности и в порах носителя. Иногда катализатор синтезируют прямо на поверхности носителя, пропитав носитель растворами реагентов, с последующей термической обработкой. Так получают катализаторы с металлфталоцианинами, нанесенными на сажу, графит и др.}

Использование в катализе промоторов

Промоторы – это вещества, которые сами не являются катализаторами, но добавление их к катализатору увеличивает его каталитическую активность. Если промоторы препятствуют рекристаллизации катализатора, то их называют структурирующими промоторами, а процесс их введения в катализатор – промотированием.

Количество промотора, вводимое в катализатор, определяют экспериментально, изучая зависимость каталитической активности катализатора от процента промотора, введенного в катализатор.

Согласно мультиплетной теории Баландина (см. ниже), промоторы формируют структуру активных центров катализатора.

Каталитические яды

Каталитическая активность катализатора может резко снижаться, а иногда влияние катализатора полностью подавляется, в присутствии ничтожно малых количеств некоторых веществ, которые называются каталитическими ядами. Типичными ядами некоторых катализаторов гидрирования являются соединения серы (H₂S, CS₂, тиофен, меркаптаны), сильные кислоты и их соли, соединения фосфора, мышьяка, свинца и др. Примечательно, что практически все они являются ядами и для большинства живых организмов. Характерно, что они обладают кумулятивным действием. Считается, что в большинстве случаев отравление катализатора происходит в результате адсорбции яда на поверхности и блокировки активных центров катализатора. Так как адсорбция может быть как обратимой, так и необратимой, то и отравление может быть соответствующим. Так, платиновый катализатор отравляется СО и СS₂, однако, при внесении его в чистую смесь исходных веществ, его активность восстанавливается, при отравлении же H₂S и РН₃ – платина дезактивируется необратимо.

Железный катализатор при пропускании влажного газа теряет свою активность в 5 – 6 раз, но при омывании сухой смесью азота с водородом восстанавливает ее полностью.

Количество яда, достаточное для полного прекращения каталитической активности, чаще всего много меньше, чем его необходимо для полного покрытия поверхности монослоем. Это говорит о том, что каталитическая реакция протекает не на всей поверхности катализатора, а только на отдельных ее участках, так называемых «активных центрах». Понятие о роли активных центров общепринято, и основной задачей считается выяснение их природы, а так же механизма элементарной стадии каталитического процесса.

Иногда в реакционную смесь специально вводят яды, для того чтобы замедлить процесс протекания побочных процессов.