Video在线视频

说到我们的电子助剂我们还有一些

其它的调变型的助剂

比如说扩散型的助剂 很多的时候

在工业催化剂制备过程中成型过程中会加入一些淀粉

有时候会加入一些有机物

实际上这为了在催化剂的焙烧过程中

产生气体 就是打孔扩扎的作用

所以我们可以把它叫做扩散的助剂

另外一种还有选择性的助剂

有些物质我们在

轻油制氢镍催化剂里面加入钾的话

它可以促进主反应抑制副反应

还有加速催化剂预处理

比如那个费托合成催化剂铁我们知道

铁的还原可能需要 钴和铁的还原

可能需要在300多度至400度下进行还原

有可能会发生金属的烧结

如果这时候在金属的合成过程中引入

非常少部分的低熔点的金属铜

就使得什么 它的还原的速度和还原温度

还原速度提高 还原温度降低

避免催化剂的烧结

我们看一下扩散型助剂的话 我们可以看到一点就是

实际上在工业催化剂设计里面

还有一个经常采用的方法就是

一般主要采用硝酸盐和碳酸盐合成工业催化剂

我少采用硫酸盐和氯化物做催化剂的原料

如果我们今天理解了扩散型助剂的作用

可以理解为什么工业催化剂的过程中

很多盐类的选择具有一定特殊性

很多的实践经验检验

实验过程中检验出来经验积累

我们接下来再给大家

看一下调变型助剂的筛选的依据

调变型的助剂筛选性的依据

我们可以采用两个标准

第一个实际上还是我们前面说的反应活化能

另外一个就是化学吸附的强度

实际上化学吸附强度也是我们刚才说的

活性比表面的变化过程也会影响

调变型助剂

既然说了调变它的电子结构

肯定会改变吸附的状态

所以说吸附等温线

会发生很大的变化

同时也会影响到反应活化能的变化过程

所以我们可以看到

不仅仅结构型助剂可以用这两个判据

然后我们调变型的助剂也可以采用这个判据来

筛选调变型助剂的好坏的程度

最后给大家举一下合成氨催化剂里面的

如何来剖析或者模仿工业催化剂

比如说合成氨催化剂里面

它存在很多各种各样的催化剂 助剂组分

如果剖析工业催化剂 我们可以发现它有这么多种的组分

在实际过程中我们一般怎么来设计呢

一般我们会把

把所有组分通过研究分析的方法把它分析出来

然后通过械混合

就结合组合化学的方法来筛选确定哪个是活性组分

首先各个组分做一下反应的活性

然后发现铁活性最好说明它是主要活性组分

然后在铁跟各个组分进行匹配

先跟氧化铝 氧化钾 氧化钙 氧化镁进行匹配看它的效果

然后再进行匹配

跟氧化铝匹配 再跟氧化钾匹配做一个活性位

一个活性位跟种不同的助剂匹配

然后来区分各个助剂之间的作用

根据反应结果

或者刚才说了反应活化能

或是吸附程度来区分

最后就会发现 合成氨的催化剂

氧化铝是结构型的助剂

氧化钾是电子型的助剂 钙也是电子型的助剂

同时镁可以做电子型的助剂

这样我们就可以

通过对工业催化剂的解析和组合设计

我们就可以确定催化剂各个组分组成

通过这个我们可以看到工业催化剂助剂筛选

实际上是需要大量实验来总结的过程

很多时候 光分析是没有用的 我们更多时候要靠

靠实验结果或者是催化剂表征的结果来验证的

在最后我们给大家介绍一个

在工业催化剂里面用途非常非常广的助剂 就是钾助剂

我们可以发现

钾离子助剂在工业应用里面用得非常多

而且它一般以助剂形式存在

比如说在有些条件下它可以做一个活性组分

合成气制造

合成气制造和煤气化过程中加入钾

在很多时候是碱中心的形式来出现的

比如说合成氨里面

促进氨的表面分解

还有可以抑制积炭过程

我们经常讲 在水蒸气重整催化剂里面

我们会加入一部分钾来中和酸中心

还有一种就是我们如果对一些有酸性的有毒气体

我们还可以除掉这些有毒气体来保护催化剂

同时在一些氧化物催化剂里面我们知道

氧化钾它那个熔点非常低

所以在合成的过程中

可以降低催化剂的熔点

也是一个非常好的助剂的作用

从这我们看到我们结构助剂可以提高稳定性

也可以降低热稳定性

我们一定要 根据具体情况进行具体分析

除此之外钾还可以抑制活性组分的挥发作用

特别是在有机合成里面氯化亚铜用的非常广

它一个特点就是比较容易挥发

如果这时候加入氯化钾 它可以形成复合盐

进而来提高它减少它的挥发的作用

当然我们还可以用于 活性组分的相变过程

比如我们前面说的结构型助剂

是不是仅仅针对活性组分 还有没有可能针对载体

我们可以看到

这里面可以使得脱氢γ-氧化铝催化剂和氧化铝

这里钾是通过阻止γ氧化铝

发生相变的过程

实际上钾还可以

如果温度更高 也可以影响到氧化铝的相变

比如说可以防止氧化铝

γ-氧化铝变成一个а-氧化铝

或n-氧化铝之类的变化过程

当然还可以改变催化剂的结构

改善催化剂的选择性

特别是合成甲醇里面的 提高高级醇的选择性等等

应该来说在工业催化剂 考虑到助剂我们第一个会想到

是一个我们的假数据的选择

我们这里引入一个非常重要的讨论就是

为什么认为碱金属里面

钾是一个非常好的助剂

特别是通过大量的工业应用例子 我们发现

在所有的碱金属离子里面

一般是钾适用于电子助剂

而我们一般很少考虑到钠或者钠离子作为碱金属助剂

我们可以用另一种说法

为什么碱金属里面

金属钾离子被认为是一种

万金油式的助剂

我们为什么不考虑到钠离子

实际上这是一个很有意思的问题

很有意思的一个问题就是

钠离子在自然界里面应该用得最多 比如我们

吃的氯化钠食盐 海盐

我们能够想到钠应该是

价格上也会比钾优势更多

但是为什么同样都是碱金属

通过它来抑制酸中心的积碳

用钾和用钠应该都能起到

碱中心抑制酸 杀掉酸性位的作用

那么为什么我们会采用钾

实际上这个问题一般有工业

或者说在工业现场 技术人员会提出一个理由是

工业生产过程会发现

钠离子对管道腐蚀作用是非常强的

然后他们就会认为

如果催化剂里面

钠离子助剂如果流失

这种碱金属很容易溶于水 如果有水处理催化剂

残留到管道里面

会腐蚀管道的作用

影响到生产的稳定性或安全

我们可以去思考一下 这个是不是一个最主要原因

我们要知道决定一个催化剂的应用的好坏

我觉得这种管道腐蚀

大家如果是学过工程应该都知道

实际上我们可以通过

非常成熟的技术已经可以避免这种腐蚀作用

我们要知道真正能够决定 用钾而不用钠

肯定是有化学本质的原因

这里不在非常深入展开 我们只给大家提供一个数据

就是金属功函数的角度去分析

大家可以课后尝试去分析一下

通过金属 不同金属的功函数

理解一下为什么在碱金属用于电子型助剂的时候

一般用的最多的是钾

而我们很少用到钠离子 和锂离子

我们这里面指的电子逸出功是指的

要使一个电子从固体表面逸出来 所必须克服的能量

也就相当于半导体催化领域的逸出功

所以说这个能量越高代表

肯定电子越难以传输

我们通过这张表格可以看到钾 铈跟锂

钠实际相差是比较大的

有时候也会看到Ru作为活性助剂

但基本上很少看到钠离子和锂离子

希望大家通过我们给的这张金属功函数

在课后结合相关文献

去调研或去思考一下

为什么金属催化剂里面

碱金属作为电子助剂用的最多的

是钾离子而不用钠离子

仅仅是跟个钠离子能腐蚀管道有关呢

还是跟金属功函数有对应的关系