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非晶态合金催化剂的改性
2019.07.13   点击359次

非晶态合金催化剂处于热力学上的一种亚稳态,在反应过程中总是不同程度的向其稳定态(晶态)转变,从而导致催化剂活性或选择性的下降。研究表明 ,对于晶化温度低的非晶态合金,一般可以通过添加第3或第4组分来提高晶化温度。通过在非晶态合金中添?#26377;?#39280;剂,不仅能够显著的提高其催化活性和选择性以及抗硫和抗?#20998;?#27602;能力。而且能够?#34892;?#25233;制其晶化。主要原因是在非晶态合金中加人较大尺寸的原子能够改变紧密堆积方式,从而降低自由体积和扩散系数,抑制结构变化。常

用的修饰剂包括过渡金属(Cr、Mo、W、Zn等)、稀土金属(La、Y、Ce、Sm等)和类金属(P、B等)。

金属添加剂可以增加非晶态合金的无序度、改变其分散度,同时还可以通过改变活性?#34892;?#30340;电子状态而影响催化剂的活性和选择性。采用化学还原法制备了含有金属添加剂M(M为zn、Cr、Cu、Mn、Mo、Co、Fe)的负载型Ni—M—B非晶态合金催化剂,研究了其结构及在邻氯硝基苯制备邻氯苯胺的选择加氢性能。结果表明,适量的Zn、Cr和Mo能提高催化剂的活性和选择性,Mn对催化剂的活性和选择性影响不大,Fe、Co和Cu降低催化剂的活性。Cu、Fe和Co由于其大部分以金属态出现在催化剂中,易与Ni形成合金,再因其原子半径也与Ni极为相近,可以替代某些Ni原子分散于Ni的晶格中,造成Ni原子的分散,降低其与硝基形成多位吸附的能力,因而催化剂的活性降低。zn、Cr、Mo和Mn等以氧化态的形式出现在催化剂中,不会引起Ni晶格的变化。虽然因其加入催化剂的比表面积增大,但能使硝基形成多位吸附的单元Nj没有太多变化,因此添加zn、Cr、Mo和Mn后催化剂的活性会增大。

稀土金属作为添加剂主要从?#36127;?#25928;应和电?#26377;?#24212;两个方面对非 晶态合金的结?#36141;?#24615;能进行修饰。研究用化学还原法制备 Ni-P—Ce超细非晶态合金的催化活性,发现 Ce助剂可以显著提高超细Ni-P非晶态合金催化剂的苯加氢活性和热稳定性。分析其原因,可能有两方面:一是 Ce增加了超细Ni—P非晶态合金的无序性和分散度,从而增加了表面活性?#34892;?#30340;数量?#27426;?#26159; ce与催化活性?#34892;撓行?#21516;作用,或改变了Ni—P非晶态活性?#34892;?#30340;电子结构 。研究重稀土元素 (Dy、H0、Er、Tm、Yb、Lu)、轻稀土元素(Ce、Pr、Nd)对 Ni.B非晶态合金催化剂加氢抗硫性能的影响。用 XRD、DSC、CO化学吸附法、TPR及TPD等方法对催化剂进行了表征。结果表明,稀土氧化物与 Ni—B合金之间存在着某种作用。稀土 RE对 Ni.B合金的电子及?#36127;?#25928;应共同作用的结果导致活性?#34892;?#25968;增多、活性 Ni表面积增大,吸氢量明显增大而吸氢强度变弱;同时提高了Ni—B合金的热稳定性、活性和抗硫性,降低了 Ni.B非晶态合金催化剂的苯加氢反应的活化能,使加氢活性增加。

非晶态合金催化剂作为一?#20013;?#22411;催化材料确实有明显特点,其表面存在着晶态合金没有的催化活性?#34892;模?#36825;可能是由几个原子团组成的集团构成的活性?#34892;摹?#30001;于非晶态合金比晶态合金具有优越的活性、选择性和抗中毒能力,尤其制备过程环境污染较少,因此是一种很有前途的催化剂。

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