DMC-100 简述废气处理中催化剂的种类

2020-09-15 02:01:47 54

废气处理中催化剂的种类繁多,分类方法也不尽相同。按大的方面可分为酸碱催化剂、金属催化剂、半导体催化剂和分子筛催化剂。这些被列为多类催化剂的物质的共同特点是都能对反应物产生不同程度的化学吸附。因此,催化离不开吸附,考查一个催化过程发现,一般的催化过程都是由吸附开始的。

1.酸碱催化剂这里指的酸碱是广泛意义上的酸碱,即路易斯酸和路易斯碱,它们都能提供酸碱活性吸附中心,对反应物进行化学吸附,从而促使其发生化学反应。如活性白土、硅酸铝、氧化铝以及一些金属的氧化物尤其是过渡金属的氧化物或它们的盐类等。

酸碱催化剂

2.金属催化剂金属的吸附能力取决于金属和气体的分子结构和吸附条件。在273K时对有代表性的气体在多种金属表面上的吸附实验发现,凡具有d电子空轨道的金属元素,对一些有代表性的气体都具有强弱不等的化学吸附能力,这些金属除Ca、Sr和Ba之外,大部分属于过渡金属,它们靠没有参与金属键的杂化轨道的电子或未结合的电子和吸附质分子形成吸附键,催化了与吸附质分子之间的反应。

3半导体催化剂半导体催化剂主要是一些半导体类型的过渡金属氧化物,它们以能提供准自由电子或准自由空穴而被分为n型半导体和p型半导体。n型半导体催化剂如ZnO,依靠本身的准自由电子与反应物形成吸附键;p型半导体催化剂如NiO靠本身的准自由空穴与反应物形成吸附键。由于吸附键的形成,改变了半导体的导电性,导电性是影响催化剂活性的主要因素之。以上只是一种很简单的说法,实际上,气体分子与半导体催化剂形成吸附键是一个很复杂的过程,在对半导体催化机理的研究中还发现了由于电子跃迁而产生的能带,能带在形成吸附键上起了很重要的作用。因此,不能简单地认为能提供电子的反应物分子只能与p型半导体催化剂形成吸附键。

金属催化剂

4.沸石分子筛催化剂沸石分子筛作为吸附剂广泛用于干燥、浄化、分离等过程,20世纪60年代开始在催化剂和催化剂载体应用中崭露头角。沸石是指天然的结晶硅铝酸盐,具有直径相同的微孔,故又得名分子筛。20世纪50年代,人工合成的分子筛已工业化酸碱废气处理,目前已超过数百种,许多重要的工业催化反应已离不开分子筛催化剂。分子筛的催化作用也是靠它表面(包括内表面)的酸性中心来形成吸附键的,但它与酸碱催化剂相比,又具有了更强的选择性,因为它可以拒绝比它的孔径大的分子进入内表面。同时分子筛表面的酸碱性还可以人为利用离子交换的办法进行调节,这就比一般的酸碱催化剂具有更优良的性能。近年来,又发展一种非硅铝元素的合成分子筛,也已经在催化领域中广泛应用。由此可见,分子筛在催化领域中有其特殊的地位和作用。

分子筛催化剂

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