Катализаторы гидрирования, природа активных центро

Принципиально важным является выяснить, от какого свойства катионов зависит гидрирующая активность цеолитов, так как этот вопрос тесно связан с механизмом действия цеолитов в реакциях гидрирования и с природой их каталитической активности в этих реакциях, Так, можно предполагать, что если при адсорбции молекул реагентов на цеолитах и в ходе их активации на активных центрах катализатора происходит лишь деформация реагирующих связей под действием электростатического поля катионов, то каталитическая активность будет определяться величиной электростатического потенциала катионов. Это следует из того, что сила взаимодействия адсорбированной молекулы с активным центром катализатора зависит от силы взаимодействия наведенного диполя с катионом металла. С другой стороны, если при адсорбции будет происходить более сильное взаимодействие между адсорбированной молекулой реагента и катионом металла, в результате чего будет осуществляться переход электрона от молекулы к катиону металла в цеолите, то в этом случае следует ожидать зависимости каталитической активности от величины сродства электрона к катиону. [c.57]

С целью выяснения природы каталитической активности цеолита HY в реакции окисления бензилового спирта исследовано влияние на активность катализатора различных факторов степени обмена ионов Na на Н в исходном NaY, адсорбции пиридина и воды, предварительной термообработки водородом [259]. Показано, что каталитическая активность цеолита HY, под которой подразумевается суммарный выход бензальдегида и бензойной кислоты, уменьшается на 60% при обработке цеолита водородом при 500° С в течение 15 ч. Это явление аналогично дезактивирующему влиянию высокотемпературной водородной обработки цеолита в реакциях гидрирования, о чем говорилось выше. При обмене 40-60% ионов Na в цеолите происходит заметное увеличение выхода продуктов окисления, а также бензилового эфира и толуола. Пиридин вызывает снижение каталитической активности цеолита HY, а введение в реакционную систему воды увеличивает выход бензилового эфира и снижает выход продуктов окисления. Изучено влияние температуры прокаливания цеолита HY на его каталитические свойства. Оказалось, что предварительное прокаливание при 450°С приводит к повышенной активности катализатора в образовании бензилового эфира, а выход бензальдегида увеличивается с повьпцением температуры прокаливания в интервале 500-550°С. Эти результаты указывают, по-видимому, на то, что реакция дегидратации бензилового спирта осуществляется на бренстедовских кислотных центрах, а его окисление происходит с участием льюисовских центров. [c.107]

С целью выяснения природы активных центров MgO, aO, 8Ю и ВаО в гидрировании этилена, пропилена и бутена-1 изучено [310] влияние температуры прокаливания этих катализаторов и их отравления аммиаком, пиридином, нитробензолом и диоксидом углерода. Найдено, что указанные оксиды становятся активными в реакции гидрирования после предварительного прокаливания их при температурах выше 600 °С. При этом максимальную активность ВаО, MgO и SrO проявляют в результате прокаливания при 1100°С, а СаО - при 800 °С. По своей максимальной активности в реакции гидрирования изученные катализаторы располагаются в ряд MgO < aO < ВаО < 5Ю. А скорости гидрирования различных олефинов на MgO и СаО возрастают следующим образом бутен-1 < < пропилен < этилен. Результаты опытов по отравлению указывали на то, что гидрирование олефинов и реакции изомеризации, этерификации полимеризации или дейтерообмена протекают на разных центрах поверхности. Так, адсорбция аммиака, пиридина, нитробензола и Oj полностью подавляет реакцию гидрирования бутена-1, в то время как в изомеризации этого углеводорода активность катализатора после адсорбции, например, ЫНз снижается лишь наполовину. [c.118]

Как показывает этот краткий обзор, вопрос о природе активных центров При гидрировании требует дальнейшего теоретического и экспериментального обоснования. При этом необходимо учитывать, что степень активации водорода на поверхности может зависеть от природы гидрируемого соединения и легкости его активации. Кроме того, при изучении гидрирования в жидкой фазе до последнего времени недостаточно учитывалось влияние заряда поверхности и состава двойного слоя на ориентацию молекул на поверхности и на воспроизводство активной формы водорода. В качестве метода характеристики природы активных центров при гидрировании нами избраны промотирование и отравление никелевых катализаторов гидрогенизации. [c.158]

О природе активных центров и механизме каталитического действия катализаторов гидрирования. [c.14]

Обычно наблюдаемая степень удаления арота не превышает 30%, даже при высоких показателях по удалению серы. Прямая деструкция азотсодержащих соединений невозможна из-за высокой термической стабильности. Энергия разрыва связи С-КНг составляет 335,2 Дж/моль, т. е. практически равна энергии разрьта связи С-С. Удаление азота обязательно должно включать стадию насыщения кольца [36,40]. В результате расход водорода высок — 6-7 моль водорода на моль аммиака [37]. Для ускорения реакции деазотирования в катализаторе необходимы обе функции - гидрирования и гидрообессеривания [47], но они сильно зависят от типа соединений. Азотсодержащие соединения оказывают ингибирующее влияние на активные центры катализаторов гидрообессеривания, природа которых пока полностью не выяснена. В целом гидродеазотирование гетероциклических соединений азота изучено хуже, чем гидрообессеривание. Ясно, однако, что тип связи азота, так же как и связи серы, играет большую роль и определяет скорость деструктивного гидрирования азотсодержащих соединений. Например, алифатические амины значительно более реакционноспособны, чем ароматические. [c.56]

Рассмотрим результаты гидрирования ацетиленовых углеводородов на других катализаторах с целью выяснения специфики катионных форм цеолитов в этой реакции. В отличие от реакции гидрирования диеновых углеводородов, которая исследовалась на катализаторах различной природы. гидрирование ацетиленовых углеводородов изучено только на металлических [101, 131-180] и металлокомплексных [181-196] катализаторах. Отсутствие данных по гидрированию ацетиленовых углеводородов на оксидных и сульфидных катализаторах, возможно, объясняется их незначительной активностью из-за прочной адсорбции этих углеводородов и отравления активных центров. [c.73]

При гидрировании кетонов в присутствии гомогенных катализаторов часто необходимы повышенные температуры и давления (см. разд. 7.5.1.2). Одним из альтернативных методов восстановления является гидросилилирование использование хиральных катализаторов позволяет получать оптически активные продукты [169] [схема (7.147)]. Оптические выходы ниже, чем в случае прохиральных алкенов, что, по-видимому, объясняется иным способом связывания группы С = 0 с активным центром металла [схема (7.147)] [171] кроме того выход зависит и от природы силана (табл. 7.5). Разные способы координации об- [c.314]

Советскими исследователями показано, что в промышленных АНМ катализаторах гидрообессеривания имеется два типа активных центров один на поверхности нанесенных частиц про-мотированного МоЗг, обеспечивающий наряду с гидрообессериванием гидрирование ненасыщенных связей другой — аналогично модели монослоя, обладающий кислотной природой и ускоряющий только реакцию гидрообессеривания [139]. Обработка смешанной никельмолибденовой системы соляной кислотой селективно удаляет объемную фазу сульфида и остается фаза состава К1л МоЗг, т, где г/=3/Мо в МоЗг и 7 выражается уравнением [c.57]

Скорость этих реакций зависит от температуры, природы и мольного соотношения компонентов катализатора, валентности переходного металла в активном центре и соотношения между дейтерием и водородом в зоне реакции. Вероятность гидрирования растущей полипропиленовой цепи в несколько раз больше, чем полиэтиленовой [696, 700]. [c.172]

Методами ИК-спектроскопии, ферромагнитного резонанса и гравиметрическими измерениями адсорбции установлено, что адсорбция циклогексана, а также бензола на никелевом катализаторе проходит на двух типах активных центров поверхности, различных по своей природе. На одних центрах протекают реакции гидрирования и дегидрирования, на других — процесс отложения углеводородов. Дана количественная оценка соотношения поверхностей, участвующих во взаимодействиях этих двух типов. [c.503]

Каталитическая активность палладий-иридиевых адсорбционных систем при жидкофазном гидрировании непредельных соединений изучена нами ранее. Наибольшая активность приходится на определенное отношение атомов палладия к иридию 1 4 [1, 2]. Наблюдаемый рост активности для смешанных палладий-иридиевых катализаторов при гидрировании различных классов непредельных соединений подтверждает наше предположение, что независимо от природы носителя ответственными за процессы являются не отдельно работающие на поверхности палладиевые и иридиевые центры, а, по-видимому, образующиеся поверхностно-активные ( Pd... mir) структуры [3]. Электронное состояние атомов палладия и иридия в подобных активных структурах и характер их взаимодействия способствуют активации водорода и непредельной связи гидрируемого соединения. [c.93]

Итак, несмотря на многообразие и кажущуюся противоречивость накопленных в литературе фактов о влиянии дисперсности и природы носителя на каталитическую активность металлов, часть из которых мы рассмотрели выше, наметился некоторый общий подход к указанной проблеме, который позволяет систематизировать имеющийся материал и сформулировать задачи будущих исследований. Впервые наиболее четкое выражение этот подход получил в работе Будара и сотр. [135], результаты которой приведены на стр. 54. Здесь Будар сформулировал положение о том, что все каталитические реакции можно разделить на два класса незатрудненные и затрудненные . Первые — это такие, по отношению к которым активные центры катализатора обладают примерно одинаковой активностью и удельная активность не зависит от размера частиц и от способа приготовления контакта, как в работе [135]. Ко вторым — относятся такие реакции, для протекания которых необходимы специальные конфигурации атомов на поверхности, образующиеся только в результате подбора соответствующих условий получения. Затрудненные реакции всегда чувствительны к размеру частиц металла, неоднородностям поверхности катализатора и природе носителя. Очевидно, что идея Будара [135] о такой классификации каталитических реакций перекликается с представлениями Баландина о роли геометрического фактора в катализе. Аналогичные соображения, как указывает Будар, содержатся еще в работе 1925 г. Тэйлора [224], который отмечал, что доля каталитически активной поверхности определяется самой катализируемой реакцией. Будар подчеркивает, что для систематического исследования катализаторов существенно, чтобы модельные реакции не были затрудненными. Только в том случае, когда имеется полная уверенность в отсутствии структурных осложнений для изучаемой реакции, корреляции активности со структурой катализаторов могут дать надежные результаты. Кроме реакций неопентана на Pt [160], Будар приводит другие известные из литературы примеры обоих обсуждаемых типов реакций, изученных школой Кемболла на никелевых катализаторах [225] и Кралем—на палладии, нанесенном на уголь [226]. Например, дейтерирование этилена на никеле — незатрудненная реакция по сравнению с реакцией обмена алкилбензолов с дейтерием. Как было показано выше, гидрирование бензола [204—206] относится к незатрудненным реакциям, и это кажется удивительным, если исходить из представлений о секстетном механизме этого процесса. Однако, как отмечает Бонд [222], еще в нескольких работах, доложенных на П1 Международном конгрессе по катализу, было обнаружено образование олефинов в качестве продук- [c.71]

Индивидуальная окись хрома применялась в теоретических исследованиях с целью выяснения механизма реакций гидрирования, природы активных центров хемосорбции углеводородов и т. д. Так, авторы [246] считают, что в хромсодержащем катализаторе гидрирования этилена активным компонентом является ион Сг +, поскольку и цеолит, содержащий Сг +, и алюмо-хромовый катализатор с соотношением Сг + Сг + > 100 обладают активностью в изучаемой реакции. Наибольшая скорость процесса была на СггОд (8%)— AljOg. Специально было установлено, что катализаторы не содержали ионов ни Сг +, ни Сг +. [c.90]

Таким образом, каталитическая активность катионных форм цеолитов в гидрировании олефиновых углеводородов, помимо прочих факторов, рассмотренных выше, зависит также и от условий предварительной термообработки катализатора. Этот факт имеет важное значение, так как здесь проявляется дополнительная возможность регулирования гидрирующей активности и селективности и еолитов и его необходимо учитывать при выборе цеолитных катализаторов дпя конкретных реакций. Вместе с тем в свете имеющихся данных по зависимости гидрирующей активности цеолитов от их состава, структуры, концентрации и природы ионообменных катионов, условий предварительной термообработки возникает вопрос о природе активных центров этих катализаторов в реакции гидрирования. Этот вопрос является одним из центральных в проблеме гидрирования на цеолитах. На основе наблюдавшейся зависимости активности Na-форм цеолитов Y и морденит в гидрировании оле< иновых и ароматических углеводородов от концентрации катионов Na (активность катализаторов уменьшается с ростом степени декатионирования цеолита) был сделан вывод о вхождении катионов в состав активных центров. С этим выводом согласуется зависимость гидрирующей активности цеолита от типа или Природы ионообменного катиона. [c.40]

Наибольшее отравляющее действие кадмий оказывал при гидрировании ароматической связи, меньшее — при гидрировании циклогексена. Циклогексен при 130° С гидрировался на 99% при содержании 2% d олефины гидрируются еще лучше. На гидрирование винильной группы d оказывал еще меньшее влияние при 40% d выход этилбензола из стирола при 100° С составлял 80%. Подбором определенного количества d удавалось осуществлять селективное гидрирование олефинов в присутствии бензола и стирола в смеси с циклогексеном. Такое действие добавляемого металла авторы [313] объясняют изменением природы активных центров катализатора в условиях приготовления катализатора имело место взаимодействие d с Ni и образование интерметаллических соединений в поверхностном слое, в результате чего изменялся состав и кристаллическая структура активной поверхности. Предполагалось, что число секстетов на поверхности контакта уменьшалось быстрее, чем число дублетов, в силу чего бензол не гидрировался, а С=С-связь гидрировалась. [c.103]

Вопрос о природе активности катализаторов гидроочистки пока далек от окончательного решения. После сульфидирования АКМ-катализатор содержит как оксиды, так и сульфиды молибдена. Суммарная стехиометрия соответствует образованию фазы fЛoOxSy (хг/= 3), а не МоОг + МоЗг, причем молибден присутствует в различных валентных состояниях (от 4+ до 6+), прочно связанных с носителем. Оксиды молибдена и вольфрама являются л-полупроводниками (электронные). Их активность может быть обусловлена наличием на поверхности свободных электронов, способствующих адсорбции, гомолитическому распаду и гидрированию адсорбированных органических молекул. В оксидных АКМ-катализаторах наблюдается внедрение ионов Со + в А Оз и сильное электронное взаимодействие молибдена с АЬОз, что, по-видимому, способствует увеличению числа активных центров гидрирования —дегидрирования. [c.357]

Платина не только ускоряет реакции гидрирования-дегидриро-вания, но и замедляет образование кокса на поверхности. Объясняется это следующим диссоциативно адсорбированный на платине водород диффундирует на поверхности катализатора к местам образования отложений кокса. Коксогены гидрируются, что способствует десорбции их с поверхности, и в результате этого скорость образования кокса зависит от давления водорода. Поэтому минимальная концентрация платины в катализаторах риформинга определяется скорее необходимостью поддерживать их поверхность в чистом состоянии, а не необходимостью получения достаточного числа активных центров на поверхности металла. В определенной степени концентрация платины зависит также от природы используемого сырья и условий проведения процесса. [c.140]

Детальный механизм реакций гидрирования СО может быть сформулирован исходя из общепризнанной сейчас точки зрения о глубокой химической сущности катализа при рассмотрении взаимодействия монооксида углерода и водорода с активными центрами катализатора. Основным фактором, определяющим динамику поверхностного механизма взаимодействия СО и Н2, вероятные маршруты превращений промежуточных поверхностных комплексов и, как следствие, направление реакции гидрирования монооксида углерода, является форма активации молекул СО и Нт, определяемая природой центрального атома металла, типо.м его литандного окружения и внешними условиями синтеза, в первую очередь, температурой и давлением в системе. [c.169]

При гидрировании метил-11-ундецената в начальный период реакции происходит (наряду с образованием метилундеканата) миграция двойной связи. При этом методом ГЖХ показано, что образуется только цис-изомер, который затем изомеризуется в транс-изомер. Кроме того, скорость гидрирования и состав реакционной смеси сильно зависят от природы растворителя. По-видимому, это указывает на то, что доля моногидридных активных центров используемых катализаторов в условиях эксперимента доминирует. Исключение, пожалуй, составляет гидрирование метанольных растворов ненасыщенных соединений [9], когда реакция проходит быстро и обнаружить продукты изомеризации не удаётся. [c.490]

В работе Хардевельда и Хартога [208] исследовались катализаторы Ni на аэросиле, различавшиеся средним размером частиц и их распределением по величине. На основании интенсивности полос поглощения в ИК-спектре адсорбированных молекул N2, СО и СО2 авторы [208] оценили долю активных центров (о природе этих центров см. ниже) на поверхности никеля и сопоставили ее с каталитической активностью и селективностью в реакциях обмена и дейтерирования бензола. Авторы показали, что отношение скоростей обмена и дейтерирования и начальное изотопное распределение в молекулах бензола испытывают значительные колебания в зависимости от типа катализатора. Высокая активность в реакциях обмена обусловлена приаутствием крупных кристаллитов и предположительно связана с наличием в них дефектов. Эта высокая активность почти полностью компенсирует уменьшение числа поверхностных атомов по мере увеличения размера кристаллов, в результате чего поверхность кажется однородной по отношению к реакции дейтерирования. Таким образом, данные цитируемой работы показывают, что величина кристаллов оказывает решающее влияние на активность и селективность никелевых катализаторов. Независимость каталитической активности в реакции гидрирования циклогексена от дисперсности Ni в Ni—MgO-катализаторах была отмечена в работе [209]. Удельная каталитическая активность [c.64]

Интересные данные получены в результате длительных исследований механизма каталитических реакций в растворах посредством электрохимических методов. Еще в 30-х годах А. Н. Фрумкин и А. И. Шлыгин [129] предложили способ изучения механизма гидрирования в жидкой фазе путем снятия кривых заряжения для компактных электродов-катализаторов. Таким путем оказалось возможным количественно решать вопросы об адсорбции водорода на поверхности платиновых катализаторов о проценте покрытия поверхности и даже об энергии связи водорода с поверхностью. Было установлено, что последняя существенно изменяется в зависимости от природы раствора, снижаясь в ряду КОН > H2SO4 > НС1 > НВг [136]. Установлен механизм действия адсорбированных анионов, состоящий в уменьшении числа активных центров, на которых протекает процесс Hg 2Ha , и в снижении энергии связи металл—водород. Тщательное исследование системы палладий—водород позволило определить границы фазовых переходов при сорбции водорода палладием [137]. В дальнейшем А. Н. Фрумкин и сотр. [138], А. И. Шлыгин и сотр. [139] изучали кинетику процессов на катализаторе-электроде. При этом найдено, в частности, что в присутствии органических соединений происходит снижение энергии связи адсорбированного водорода с поверхностью катализатора. [c.99]

Интересные данные получены в результате длительных исследований механизма каталитических реакций в растворах посредством электрохимических методов. Еш е в 30-х годах А. Н. Фрумкин и А. И. Шлыгин [129] предложили способ изучения механизма гидрирования в жидкой фазе путем снятия кривых заряжения для компактных электродов-катализаторов. Таким путем оказалось возможным количественно решать вопросы об адсорбции водорода на поверхности платиновых катализаторов о проценте покрытия поверхности и даже об энергии связи водорода с поверхностью. Было установлено, что последняя существенно изменяется в зависимости от природы раствора, снижаясь в ряду КОН > HgSOi > H l > НВг [136]. Установлен механизм действия адсорбированных анионов, состоящий в уменьшении числа активных центров, на которых протекает процесс На -> 2Н д , и в снижении энергии связи металл—водород. Тщательное исследование системы палладий—водород позволило определить границы фазовых переходов при сорбции водорода палладием [137]. В дальнейшем [c.99]

Если сернистое соединение необратимо и прочно адсорбируется на части каталитически активных центров, но не изменяет существенно природу остальных центров, то активность катализатора снижается только за счет уменьшения работающей поверхности. О такого рода эффекте при гидрировании бензола в присутствии никелевых катализаторов можно судить по неизменности энергии активации реакции при различной степени отравления катализатора тиофеном и сероуглеродом [320]. Уменьшение доли работающей поверхности промотированных железных катализаторов синтеза аммиака при действии Н25, ЗОг, СЗг, СОЗ, СгНвЗН и тгюфена доказано [425] с помощью детальных адсорбционных исследований. В указанных случаях отравляемость катализатора определяется степенью вытеснения с поверхности одного компонента другим, т. е. зависит от относительной адсорбируемости яда и несернистого субстрата. [c.75]

В этой же работе высказано предположение, что коксовые полимеры, вероятно, образуют с активными центрами комплексные соединения и экранируют их. С повышением давления и мольного отношения водород сырье снижается закоксование алюмонлатинового катализатора [192]. Вероятно, это можно объяснить тем, что в процессе работы устанавливается своего рода равновесие между образованием кокса и его гидрированием, в связи с чем содержание кокса стабилизируется и дальнейшего коксообразования не наблюдается. В некоторых случаях закоксованный катализатор может сохранять в известных пределах свою активность, но избирательность действия его несколько меняется. Показано, в частности [193], что по мере закоксования алюмосиликатного катализатора более интенсивно в первую очередь замедляются процессы перераспределения водорода и в меньшей степени — процессы расщэпления и изомеризации. Найдено [165], что изомери зующая способность закоксованного алюмосиликатного катализатора даже несколько выше, чем у свежего. На характер изменения избирательности у закоксованного катализатора, согласно [165], оказывает влияние природа сырья, из которого образовался кокс. Так, кокс, отложенный из тяжелого сырья, больше тормозит реакции перераспределения водорода и ускоряет реакции изомеризации. [c.43]

В заключение необходимо отметить, что при гидрировании соединений разных классов с использованием ГМК возникают новые возможности в управлении и нередко повышении активности контакта и в управлении селективностью процесса. Речь идет о влиянии природы носителя — факторе, отсутствующем в случае растворимых МК, о возможности создания на поверхности носителя фактически единообразных по составу и структурё активных центров и, следовательно, возможности целенаправленно регулировать селективность процесса. Отсутствие (чаще всего) специальных сравнительных испытаний гомогенных катализаторов, их гетерогенизированных аналогов, а также соответствующих традиционных гетерогенных контактов, включая технико-экономические обоснования тех или иных процессов, не дает возможности судить о преимуществе той или иной из названных каталитических систем. [c.478]

Миграция двойной связи и цис — транс-изомеризация может также проходить и на так называемых крекирующих катализаторах, представителями которых являются окись алюминия, силикагель и алюмосиликаты. Эти катализаторы могут действовать как доноры протонов, т. е. как кислоты Бренстеда, а в связи с дефицитом электронов в них — и как кислоты Льюиса. В то время как при использовании в качестве катализаторов переходных металлов энергия активации зависит от работы возбуждения электрона при его переносе из электронных зон, при применении крекирующих катализаторов на энергию активации влияет кристаллическое поле структурной ячейки твердого кристаллического катализатора. Ниже будет показано, что каталитическое гидрирование можно осуществить с помощью металлоорганических комплексов, каталитическая активность которых определяется природой и силой органических лигандов, связанных с центральным ионом металла молекулы комплекса. В большинстве этих катализаторов имеются и бернстедовские и льюисовские центры, как это следует из данных ИК-спектров поглощения адсорбированными ЫНз и МН4 или данных по адсорбции красителей. Спектры ЭПР адсорбированных на алюмосиликатных катализаторах этилена и бутена-2 выявляют и карбониевые ионы и комплекс на более кислой части субстрата. Однако адсорбированный трифенилметан дает карбониевый ион на льюисовском центре. [c.202]

Следовательно, катионная полимеризация серусодержащих мономеров определяется скорее природой атома серы, чем свойствами двойной связи, так как атом серы является вторым реакционным центром, связывающим катализатор, снижая этим его эффективную концентрацию. В других реакциях, таких, как гидролиз, гидрирование или присоединение спирта, идущих под действием, например, хлористого водорода, у которого нет тенденции к образованию тионовых комплексов, винилсульфиды и особенно серусодержащие виниловые эфиры (б) и (д) могут проявлять довольно высокую нуклеофильную активность двойной связи. [c.405]