ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приготовление катализаторов из "Волшебная палочка химии" Соли для приготовления катализаторов выбирают так, чтобы элементы, не принимаюш ие участие в катализе, можно было легко удалить из твердой фазы. Например, соли азотной кислоты — нитраты — при разложении образуют летучие окислы азота и окиси мета.11лов. Если воспользоваться сернокислыми солями, то после разложения образуются ионы 804 , которые адсорбируются твердой фазой и могут отравить поверхность катализатора. Очистить катализатор от этих ионов очень трудно даже многократной промывкой. [c.62] При всех операциях, связанных с приготовлением различных катализаторов, необходимо учитывать возможность -захвата осадками чужеродных примесей, которые в дальнейшем могут отравить пшерхность и уменьшить активность катализаторов. Поэто му при изготовлении контактов тш ательно контролируют состав всех веш еств — участников реакций. [c.62] Следующая стадия приготовления катализатора — превращение одной твердой фазы в другую. Такие реакции называются топохимическими. К ним относятся многие реакции, происходящие в твердом теле. Рассмотрим некоторые типы топохимических процессов, которые используются для приготовления катализаторов. [c.62] Некоторым веществам очень трудно придать пористую структуру. Поэтому, когда такие вещества используют в качестве катализаторо В, их паносят на пористые инертные материалы — пемзу, шамот, силикагели и др. В технике их называют носителями, или иодкладками для катализаторов. Основная задача три приготовлении таких систем — достижение прочного. сцепления катализирующего вещества С подкладкой. [c.66] Рассмотрим в качестве примера ириготовлсние никелевого катализатора на окиси алюминия. Пористую окись алюминия пропитывают раствором азотнокислого никеля. Полученную твердую массу высушивают, а затем прокаливают. При этом соль разлагается и превращается в закись никеля. Последнюю при нагревании восстанавливают водородом до (Металлического никеля. Благодаря пористому носителю удельная поверхность такого катализатора получается большой. В микроскопе видно, что металл не одевает поверхность носителя сплошным чехлом, а образует островки дисперсных частиц металла. Последний прикреплен к поверхности достаточно прочно. Механическая прочность такого контакта полностью определяется свойствами носителя. [c.66] Однако не всегда удается так просто нанести катализатор на подкладку. Некоторые вещества плохо прилипают к пористой пов.ерхности, и приходится при приготовленип вводить добавки, склеивающие эти вещества с поверхностью. [c.66] В последнее десятилетие П. А. Ребиндером и его учениками была разработана новая область науки — физикохимическая механика. Под влиянием различных факторов все твердые тела теряют механическую прочность и разрушаются. Выяснение причин деформации и получение различного рода материалов с заданными механическими свойстиами и структурой являются основными задачами этой еще молодой науки. Однако, несмотря на ее молодость, на основе установленных ею законов уже найдены новые методы упрочнения пористых дисперсных тел — бетонов, керамики. Катализаторы и сорбенты тоже принадлежат к пористым телам, и для управления их механиче-га ой прочностью можно применить те же законы. Одна из причин снижения нрочности пористых тел — высокие внутренние напряжения, возникающие при образовании пространственной структуры. Когда из раствора соли выделяется гидроокись металла, частицы этой фазы слипаются, срастаются и образуют структуру. Чем больше пересыщены растворы солей, тем лучше срастаются частицы. Но при этом возникают внутренние напряжения, которые разрушают кристаллизационную структуру, уменьшают ее механическую прочность. Внутренние напряжения возрастают также с увеличением пересыщения. Поэтому необходимо, как требует физико-химическая механика, установить оптимальные условия создания структуры с минимальными внутренними наиряжениями. [c.67] При формировании -катализаторов в таблетки или гранулы также возникают внутренние напряжения. Физикохимическая механика разработала методы борьбы с этими силами. Процесс прессования проводят при иптепсивном вибрировании, в результате чего связи мен ду частицами полностью разрушаются. Таким образом заранее уничтожают слабые -места, в которых обычно начинается деформация. Вибрирование, продолжающееся после разрушения слабых связей, приводит к равномерной укладке частиц и к образованию структуры, лишенной внутренних напряжений. Диснерспые тола, обработанные таким способом, значительно прочнее полученных обычным прессованием. [c.68] Научные основы приготовления контактов только начинают разрабатываться, а пока исследователям приходится долго искать наиболее эффективные -способы получения активных, пористых и прочных катализаторов. [c.68] После первых же наблюдений каталитического действия твердых тел на химические реакции, открытого более полутора веков назад, интересы ученых разошлись. Одни из них занялись изучением окислительно-восстановительных реакций, протекающих главным образом на металлах и окислах металлов, другие исследовали каталитические свойства кислот и солей. Однако, несмотря на столь разные пути, и те, и другие ученые стремились к одной цели выяснить общие черты каталитических реакций, создать теорию катализа. [c.69] В начале XX в. теория промежуточных соединений завоевала большую популярность. Ее активным пропагандистом стал французский ученый Сабатье. В те времена, если и не удавалось обнаружить промежуточное соединение, все равно предполагалось, что оно существует. Однако в лабораториях накапливались данные, которые трудно было объяснить с точки зрения этой концепции. Одновременно развивалась другая область науки — кинетика, занимающаяся изучением скоростей химических реакций. Оказалось, что скорости paзлoнieния промежуточных продуктов и образования основных не сравнимы между собой. Разложение промежуточного продукта нитрида железа идет гораздо медленнее, чем синтез аммиака на том же контакте. Для беспрепятственного течения реакции образования ам,миака необходимо, чтобы скорость разложения нитрида железа была больше скорости основной реакции. На основе этих данных был сделан вывод, что нитрид железа не может быть промежуточным про-дуктом С1штеза. [c.70] Но катализатор МпОг работает много часов без потери активности, Значит реакция протекает через другие стадии, а не через промежуточное образование нн зпхего окисла марганца. [c.71] Вернуться к основной статье