贵金属催化剂主要性能指标:(1)活性。是衡量催化剂效能大小的标准。工业上通常以单位体积(或重量)催化剂在一定条件下,单位时间内所得到的产品数量来表示。(2)选择性。是指催化剂作用的专一性,即在一定条件下,某一催化剂只对某一化学反应起加速作用。选择性通常以反应后所得指望产物的克分子数与参加反应的原料克分子数之比的百分数表示。(3)稳定性。是指催化剂在使用过程中保持其活性及选择性不变的能力,通常以使用寿命来表示。催化剂的良好性能不单取决于活性金属的固有特性(原子的电子结构等),而且取决于其结晶构造、粒子大小、比表面积、孔结构及分散状态等因素。此外,助催化剂及载体对催化剂的性能也有重要影响。金属丝网催化剂(如铂网、银网)的应用范围及用量有限。浙江贵金属均相催化剂应用现状
铂(Pt)是目前较普遍的商用HER电催化剂,其催化性能优异,特别是在酸性条件下具有高的交换电流密度和低的塔菲尔斜率.然而,铂在碱性溶液中的HER动力学比在酸性溶液中约低2~3个数量级,开发在所有pH条件下高效且稳定的电催化剂十分有必要.除了铂以外,钌(Ru)、铑(Rh)、铱(Ir)等贵金属也具有良好的催化性能.目前研究得到的一些贵金属磷化物用作电解水催化剂,其性能与Pt相近甚至优于Pt.相比于其他金属,贵金属在酸性、碱性环境中的耐腐蚀性能更好.采用相对便宜的非铂贵金属所合成得到的非铂贵金属磷化物催化剂在成本和性能上显示出了非常高的性价比.湖州实验室贵金属均相催化剂研究进展贵金属催化剂可分为均相催化用和多相催化用两大类。
室温下的液态铂催化剂:铂作为催化剂(化学反应的触发因素)非常有效,但由于价格昂贵,因此在工业规模上没有多方面使用。大多数涉及铂金的催化系统也具有很高的持续能源成本。通常,铂的熔点为1,700°C。当它以固态用于工业用途时,碳基催化系统中需要有大约10%的铂。当与液态镓结合使用时,所需的铂金量足够小,足以显着扩大地球上这种贵重金属的储量,同时可能为CO2减排,化肥生产中的氨合成和绿色燃料电池的制造以及化学工业中的许多其他可能应用提供更可持续的解决方案。
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。金属催化剂能抑制可燃性挥发气体释放速率和总量,达到阻燃、抗熔滴、抑烟功效。
贵金属催化剂行业发展挑战:(1)复合型人才相对来说是比较匮乏,贵金属催化剂生产需要大量复合型人才,特别是有色金属和化工行业复合性专业人才方面,既需要有丰富的理论知识储备,也需要丰富实践生产经验。(2)国内企业的生产研发技术水平相对落后,我国贵金属催化剂生产企业起步较晚,行业发展时间较短,国内企业普遍在贵金属催化剂研发经费上投入不足,在、自主知识产权研发、专有技术研发上与国外同行相比仍有较大差距,技术上处于追赶国际催化剂企业的过程中。(3)企业规模普遍较小,资金实力相对偏弱,目前,美欧等发达国家的贵金属跨国公司或大型催化剂生产商,几乎垄断了全球贵金属催化剂市场,其产品种类繁多,应用范围几乎涉及各种领域。而我国贵金属催化剂生产企业相比国际大型企业,资金实力相对偏弱,设备相对落后,生产规模较小,总体竞争实力不如国际大型企业。甲醇羰化合成乙酸是均相络合催化的又一大成就,体现了均相催化的发展。浙江实验室贵金属均相催化剂概述
在燃料电池方面,铂催化剂是其主要的中心材料。浙江贵金属均相催化剂应用现状
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。浙江贵金属均相催化剂应用现状
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