Video在线视频

既然讨论那么多活性和转化率的关系

那么可能大家会想一个问题就是

是不是工业催化剂的开发一定是要找一个活性最高的

那么工业催化剂 催化剂的开发或催化剂材料开发

是不是能够画等号

工业催化剂它就应该采用活性最高的

所以第四个讨论是要让大家学会思考或理解

工业催化的一个现象就是

有时候工业催化剂并不一定是采用活性最高的

或选择性最好的催化材料

之所以要给大家讨论这个是因为

我们现在催化领域研究存在的一种基础研究和应用研究

那么基础研究和应用研究之间

它存在衔接的过程

这个东西衔接的好坏

是决定了 可能不仅决定工业催化发展

也会决定催化基础研究

那么如何来看待这个问题

要学会理性的去分析

所以这就有了今天的第四个讨论就是

工业催化剂不一定是活性最高的 选择性最好的催化剂

首先讲目前在某些反应里面比较流行的一些催化材料

在工业应用中 用到了什么样的催化剂

比如第一个讲的是加氢处理里面的加氢脱硫反应

这个加氢脱硫反应基本上是现在

汽油和柴油加氢处理过程中

最主要关注的脱硫 因为硫

在汽油或柴油里存在 排放出来会造成酸雨 污染环境

我们国家对硫含量的标准是非常苛刻的

那可以看一下工业上加氢脱硫催化剂

可以看一下前面发展的历史就是

从50年代开始

有很多人采用贵金属

到60年代更多的人就采用了

硫化物

大家看这硫化物从上世纪60年代到现在是一直稳定的

工业上一直采用硫化物催化剂

但是在催化材料领域或叫新催化材料或催化剂开发

我们做了很多尝试 比如说贵金属硫化物

还有氮化物

碳化物还有磷化物还有现在的硒化物

大家看一下工业催化剂到60年代以后

基本上活性组分基本上不变了

就是硫化物被认为是经得起工业考验的

而我们的氮化物 碳化物 磷化物

基本上相隔10到20年

又发生变化

但是变更来变更去还是没法突破硫化物限制

为什么采用硫化物

这个是在加氢脱硫领域的工业催化剂

和新催化材料发展的代差的现象

除了这以外 现在就说最近10年非常火的电催化剂

我们知道现在电解水制氢

我们现在要开发非常好的析氢或析氧的电极催化材料

那我们这种析氢或析氧电极材料

可以看一下工业上到目前为止一直用的都是贵金属铂

在催化剂设计或催化剂研发方面

都会想着要替代贵金属铂 因为铂价格太贵

我们要来降低它的价格 所以很多时候考虑采用什么

比如用一些金属合金来代替金属铂

或甚至要用硫化物 氮化物 磷化物

看是不是走了前面讲的加氢处理的

不仅仅是我们的析氢电极

还有一个费托合成反应

也是走了这样类似的过程 就是工业催化剂

在70年代以后 就基本上是用铁钴

到目前为止

虽然铑已经工业化 但是最主要还是用的铁钴催化剂

但是在催化新材料里

活性位或者催化剂开发

可以看它的发展历史

也是从金属就过渡到硫化物 氮化物 磷化物

大家看一下 举这个例子都想要硫化物 氮化物

碳化物 甚至磷化物来替代这些

最本质的原因是

这些硫化物 氮化物 特别碳化物 磷化物被认为

有类似贵金属的性质

这是催化材料的主要的发展过程

那么为什么我们没有把它最终实现工业化

比如说这个过程就是工业催化剂

一直为什么还要传统的 就没法突破

而我们催化材料突破这么多

那么为什么还不能用

实际上这个时候就是要在下一章要讲的内容

工业催化剂设计的时候要考虑工业催化反应的条件

和催化材料的性质

比如说开发新催化材料时一般用的刚才说的TOF值

TOF值才能被认可

但是工业催化剂里面强调

单位质量 单位体积或是单位表面积的

空时产率 或是时空收率

就说从量的角度上讲 要求是不管你

它的本征活性有多高 我只管什么

我单位质量上的催化剂

它的经济效益有多好

这是两者之间的区别

还有个最重要区别是什么

工业生产强调的是什么

生产的稳定性

所以一般工业上一般强调

稳定性最好的催化材料

那么可以看一下前面讲了的一个加氢处理用硫化物

还有析氢催化剂用贵金属

然后还有费托合成都是用金属

为什么我们不用硫化物 氮化物 碳化物

实际上这个时候就要

最主要就可以想一下

它的稳定性的保证

因为我们可以想一下

任何的催化剂材料设计的时候 讲了活性只讲了

转化率为0也就是转化率很低条件下TOF值

没有考虑到

如果长周期运行下

或者是高转化率运行下

它的活性会什么样的变化

如果从最基本的无机固体化学

固体表面化学角度上讲 可以认为是

硫化物 氮化物或磷化物

如果再没有硫源补充 氮源补充 碳源补充的条件下

它会有自发分解的形象

所以稳定性肯定是受到考验

这也是为什么工业催化剂

新催化材料的开发它存在的是代差的关系

我们怎么样解决这两者之间的关系 是非常重要的课题