Состояние поверхности катализаторов и действие промоторов

Состояние поверхности катализаторов и действие промоторов. Большое значение для активности катализатора помимо его химической природы имеет состояние поверхности. Как правило, катализатор наиболее активен, если он находится в достаточно дисперсном состоянии (мелкие зернышки и кристаллики). Этим объясняется важная роль способа приготовления катализатора, Длительное нагревание до высоких температур уменьшает каталитическую активность твердых катализаторов, так как при этом происходят спекание, рекристаллизация и сглаживание разных дефектов кристаллической решетки. Как указывалось, эти изменения уменьшают не только поверхность катализатора, но и число активных центров на ней. Явления спекания и рекристаллизации наблюдаются уже значительно ниже температуры плавления (например активность платины заметно уменьшается уже при нагревании до 500 ). Наоборот, повторное окисление и восстановление разрыхляют поверхность катализатора ( формуют ее) и увеличивают активность. Это улучшение действия катализатора прекращается от последующего спекания. [c.473]

Как упоминалось выше, промоторы затрудняют восстановление катализатора, и действие, оказываемое ими, двоякое одно имеет отношение к восстановлению всей массы катализатора, другое — к конечному состоянию поверхности. Предполагается, что промоторы создают и стабилизируют на поверхности места с большим избытком свободной энергий. [c.26]

Активность катализатора характеризует его производительность. Чем активнее катализатор, тем меньше его нужно для превращения определенного количества исходных веществ в конечные продукты за единицу времени. Активность твердого катализатора зависит главным образом от состояния его поверхности. Катализаторы обычно применяются в виде таблеток, шариков или зерен небольших размеров. Для увеличения поверхности часто катализатор наносят на подложку (носитель), обладающую пористой поверхностью. В качестве носителей применяют активированный уголь, пемзу, кизельгур, окись алюминия, силикагель, а в последнее время — искусственные цеолиты различных марок. Носитель повышает активность катализатора, придает ему механическую прочность и уменьшает его расход. Активность многих катализаторов удается повысить добавлением небольшого количества так называемых промоторов, или активаторов Действие активаторов может быть различным. Одни вещества увеличивают внутреннюю поверхность катализатора, т. е. воздействуют на его структуру и способствуют ее сохранению во время работы. Такие промоторы получили название структурных. Другие активаторы изменяют химический состав поверхности катализатора, увеличивают число активных центров. Такие активаторы получили название химических. [c.233]

Различают промоторы структурирующие (способствующие получению и сохранению активного компонента катализатора в диспергированном состоянии) и активирующие (повышающие каталитическую активность единицы поверхности активного компонента катализатора). В настоящее время принято считать, что во многих случаях структурирующая и активирующая функции катализатора совмещаются. Произведенная нами проверка показала, что такие широко распространенные промоторы металлических катализаторов, как окислы алюминия, хрома, бериллия, магния, кальция и других металлов, трудно восстанавливаемых из окислов, проявляют исключительно структурирующее действие по отношению к никелю, использованному в качестве катализатора в реакции разложения метана на элементы. При этом промоторы образуют следующий ряд (в порядке понижения эффективности) [c.60]

Однако в реальных катализаторах равномерность покрытия поверхности, особенно с учетом способа приготовления, отлична от идеальной монослойной. Кроме того, необходимо учитывать распределение и состояние промотора в катализаторе. Исходя из представлений о природе промотирующего действия катионов Ni + и Со + как компенсирующих катионов на ребрах и гранях кристаллов МоЗг (см. гл. 2), можно представить полный цикл активации катализаторов гидрообессеривания по реакциям 1[151] [c.151]

Прибавление к катализатору вещества, которое само по себе является каталитически недеятельным, может иногда сильно повысить активность катализатора. Такие вещества называются промоторами. Как правило, эффективность действия промотора зависит, от его количества максимальная активность катализатора наблюдается при определенном составе промотированных катализаторов. Пррмо-торы влияют на состояние поверхности катализатора — они способствуют сохранению активных мест на поверхности и изменяют их распределение по энергиям адсорбции. Промоторы добавляются к катализатору на соответствующей стадии его приготовления. Например, железный катализатор, применяющийся при получении водорода по реакции [c.429]

Руссел и Тейлор, [248], исследуя действие тория на никелевый катализатор при каталитическом взаимодействии двуокиси углерода и водорода, идущем с образованием метана и воды, нашли, что изменение величины поверхности, измеряемое по адсорбции двуокиси углерода или воды, показывает увеличение ее лишь на 20%, тогда как 10% тория увеличивает каталитическую активность никеля в 10 раз. Таким образом, поверхность промотированнога катализатора может удерживать большее количество адсорбированного и находящегося в реакционноспособном состоянии газа, чем то, которое удерживается непромотированным катализатором. Увеличение эффективности катализатора благодаря промотору может быть также результатом увеличения Внутренней каталитической поверхности [208]. Кроме того, высказано предположение, что, если действие промоторов основано не на увеличении внешней поверхности, то оно может быть следствием более благоприятной атомной, или молекулярной концентрации реагирующих веществ на поверхности промотированного катализатора [ 278]. [c.364]

Столь значительное активирующее действие щелочного промотора при высоком давлении, по-видимому, связано с ускорением лимитирующей стадии, т. е. хемосорбции азота. Однако практически не весь хемосорбированный азот участвует в процессе, так как часть его имеет слишком продолжительное время жизни в адсорбированном состоянии на поверхности. Эта часть хемосорбированного азота практически не участвует в образовании аммиака по следующим причинам 1) вследствие слишком большой прочности или неподходящего типа химической связи с поверхностью катализатора [1], 2) вследствие хемосорбции на каталитически неактивных участках поверхности [2] и 3) вследствие адсорбционно-химического равновесия, зависящего от соотношения количеств аммиака и водорода в газовой фазе. Как показала 3. И. Воротилина [3], при повышении давления особенно сказывается роль третьей из указанных причин. Например, при давлении 300 ат отношение ЫН д Нд примерно в 100 раз больше, чем при атмосферном давлении. Поэтому активность катализатора будет тем больше, чем больше имеется участков, способных к хемосорбции азота с подходящим типом химической связи. Добавка щелочного промотора значительно увеличивает число таких активных участков в катализаторе, чем и обеспечивается высокая активность в условиях [c.177]

Дополнительным доводом в пользу того, что в исследованных нами условиях синтез аммиака контролируется акцепторной стадией, явилось определение изменения ф для аммиачных катализаторов при адсорбции контактных ядов. Было найдено, что действие кислорода, кислородсодержащих соединений (СО, СОа и НаО) и сероводорода при температурах синтеза, а также действие этих ядов в присутствии водорода приводит к увеличению ф для аммиачных катализаторов на 0,2—1 эв 7, 10]. Рост ф для железных катализаторов при действии ядов может быть обусловлен различными причинами (слой диполей адсорбированного газа, направленных отрицательным концом наружу, взаимодействие яда с железом или щелочным промотором с образованием поверхностных или объемных окислов, карбидов, сульфидов и т. д.). Тем не менее сам факт, что изменение ф при действии яда противоположно изменению ф при действии модифицирующих промоторов, говорит о том, что, в согласии с предположением С. 3. Рогинского [25], действие каталитического яда может быть обусловлено наряду с простой блокировкой также изменением электронного состояния поверхности. С. Л. Кипер-ман [26] показал, что при отравлении аммиачных контактов наблюдается рост энергии активации синтеза, т. е., по-видимому, яд повышает энергетический барьер для образования отрицательно заряженного комплекса. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология