不是所有的金属都可以当作成是催化剂:对于能做催化剂的金属而言,一般需要其有较丰富的电子性质,有较大容易变形的电子云,这样利于接触反应物,同时松散的电子云也利于反应的产物的离去。因此,过渡金属(Ni、Pt、Pd、Ru)具有较好的催化性能,而主族金属作为催化剂的主要活性中心较少,因为主族金属元素倾向于失去或得到电子形成稳定,相对惰性的电子结构,不利于和反应底物发生作用。比如,Li,Na,K,Mg,Ca等,因而不能作为催化剂的主要活性成分。当然有些场合可以作为添加剂存在,改进催化剂的性能。通常,金属作为主要活性中心的催化剂有多种形式,可以表现为零价态的金属催化剂、具有可变价态的金属氧化物催化剂、离子形式的金属配合物催化剂等等。对于零价态的金属催化剂,金属一般是以零价形式存在,比如Ni、Pt、Pd、Ru等等。这类金属用于加氢的较多。对于具有可变价态的金属氧化物催化剂,通常是用在氧化反应中。一般而言该金属化合价可变,利于反应过程中传递电子,实现氧化。金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。徐州高纯度贵金属均相催化剂简介
催化剂的失活原因:催化剂在使用过程中受种种因素的影响,会急剧地或缓慢地失去活性。催化剂失活的原因是复杂的。可以归纳为以下一些种类:1.一直性失活,催化剂活性组分受某些外来成分的作用(中毒)而失去活性,往往是一直性失活。这些外来成分多是与催化剂的活性组分发生化学反应或离子交换而导致活性成分发生变化。如酸性催化剂被碱中和,贵金属催化剂被硫化物或氮化物中毒等。催化剂中毒的失活往往表现为活性迅速下降。活性组分在使用过程中被磨损或升华造成丢失也导致一直性失活,这类失活往往难以简单地恢复2、活性组分被覆盖而逐渐失活,是非一直性失活。如反应过程产生的积碳,覆盖了活性组分或堵塞了催化剂的孔道,使反应物无法与活性组分接触。这些覆盖物通过一定的方法可以除去,如被积碳而失活可以通过烧炭再生而复活。3、错误的操作导致催化剂失活,如过高的反应温度,压力剧烈的波动导致催化剂床层的混乱或粉碎等,这类失活是无法恢复的。泉州品牌授权贵金属均相催化剂作用活性是衡量贵金属催化剂效能大小的标准。
均相催化作用:在均相反应中,催化剂和反应物处于同一相中,一般发生在液体状态中。催化剂可与反应物生成中间体,使反应机理转变为另一个拥有较低活化能的新机理,故反应速率得以提升。均相催化是催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。有液相和气相均相催化。液态酸碱催化剂,可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化属于这一类。均相催化剂的活性中心比较均一,选择性较高,副反应较少,易于用光谱、波谱、同位素示踪等方法来研究催化剂的作用,反应动力学一般不复杂。但均相催化剂有难以分离、回收和再生的缺点。
贵金属催化剂中毒的主要表现:1.非甲烷总烃的去除率下降,催化燃烧设备对非甲烷总烃具有良好的去除率,如果在某一时刻,去除率呈现较大幅度,很可能是出现了贵金属催化剂中毒。2.需要提高CO炉内温度,才能实现废气的达标。根据废气的成分不同,正常的炉内温度为200-400℃,例如:甲苯的正常起燃烧温度为190℃,在230℃可实现99%的去除,一旦其反应温度过高,则需要对催化剂进行检查。在处理有机废气过程中,进入催化燃烧设备时,废气中含有的少量或微量的污染物成分或杂质导致贵金属催化剂的催化活性或者选择性出现较大幅度的下降甚至丧失的情况,我们称之为催化剂中毒。催化剂中毒也是导致催化剂失活的重要原因之一。助催化剂是添加到催化剂中的少量物质,它本身无活性或活性很小,但能改善催化剂的性能。
双组分贵金属催化剂:单组分贵金属催化剂中添加另一贵金属组分,可促进电子的流动和表面氧的生成,影响颗粒粒径和电子结构,展现了比单组分贵金属催化剂更优异的催化活性。例如,Fu等在180℃下,用Pt-Pd/MCM-41双组分贵金属催化剂实现了对甲苯的完全氧化,该结果优于同等贵金属含量的单组分催化剂(Pt/MCM-41和Pd/MCM-41),分析显示,该催化剂具有较高的表面Pt0含量和双金属协同作用导致的微小金属颗粒。Guo等的研究结果显示,Pt-Pd/TiOx比Pd/TiOx催化剂拥有更多的吸附氧物种,更有利于中间产物和吸附氧的输送,从而加快氧化反应速率,提升催化活性。稀土元素的加入能够影响贵金属原子表面的电荷转移,进一步提升氧化还原能力,其中,CeO2在氧化还原过程中可快速实现Ce3+/Ce4+的转变,常被用作催化助剂。Zuo等研究显示,在高岭土/NaY负载的Pd-Pt催化剂中加入Ce后,氧物种的数目增加,吸附氧溢流效应更加,该催化剂对苯催化燃烧的T90为205℃,显示出较好的催化反应活性。均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐或络合物)。广州实验室贵金属均相催化剂发现
作为均相催化剂的铑基配合物主要是由羰基铑和三苯基膦、三苯氧基膦或三丁基膦形成的复合配合物。徐州高纯度贵金属均相催化剂简介
铂金属的催化剂:铂催化剂有更优异的水热稳定性。铂中的氧化铂组分能够活化载体上的氧物种,表现出对甲苯良好的催化燃烧性能。负载方法影响Pd催化剂性能的优劣。等分别使用沉积沉淀法、前混合法和离子交换法制备铂催化剂,性能评价结果显示,用沉积沉淀法得到的Pd催化剂对甲苯和乙酸乙酯的催化燃烧活性均高于其余2种方法,原因在于沉积沉淀法能够有效地避免活性物种的包埋,提升了表面Pd浓度和酸性位数量。铂负载到具有一定孔结构的CeTiO2载体上,对甲苯的催化燃烧实验显示,铂的起燃温度T50为220℃,并且在70h的活性测试后依然保持着稳定的转化率。徐州高纯度贵金属均相催化剂简介
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