Состав и изготовления твердых катализаторов

Промышленные твердые катализаторы являются преимущественно не индивидуальными веществами, а сложной смесью, которую называют контактной массой. В ней одни вещества есть собственно катализаторы, другие - носители, третьи - служат активаторами.

Носители - это термостойкие, инертные пористые вещества, которые обллаютбольшой поверхностью и на которые осаждением или другими способами наносят катализатор. Применение носителей улучшает свойства катализаторов, увеличивает площадь контакта между реагентами и катализатором и значительно снижает их стоимость. В качестве носителей применяют пемзу, асбест, силикагель и т.п..

Активаторы (промоторы) - вещества, которые повышают активность собственно катализатора: например, это - оксиды щелочных металлов и А1₂О₃ для железного катализатора в синтезе аммиака или оксиды щелочных металлов для ванадиевого катализатора в процессе окиснення SО₂. Механизм действия активатора может быть разным: он может образовывать с катализатором активные химические соединения, может изменять электрофизические свойства поверхности катализатора или же развивать и стабилизировать его поверхность. В последнем случае активаторы называются структурными.

В качестве примера многокомпонентного катализатора рассмотрим состав промышленной контактной массы для окисления SО₂ в SО₃: V₂О₅·0,5Al₂О_З·3ВаО·12SiО₂·2К₂О·2КСl Здесь собственно катализаторами являются три компонента: V₂О₅, А1₂О₃ и ВаО. SiО₂ служит носителем, а К₂О - активатором.

Для изготовления промышленных твердых катализаторов чаще всего используют такие способы:

1) осаждение гидроксидов или карбонатов из растворов их солей на носитель или без него со следующим формированием и прокаливанием контактной массы;

2) совместное прессование всех компонентов: катализатора, активатора и носителя с
вяжущим веществом;

3) сплавление нескольких веществ со следующим выщелачиванием одного из
компонентов или восстановлением металлов (скелетные катализаторы);

4) пропитывание пористого носителя раствором, в котором содержится катализатор
и активатор со последующим прокаливанием массы.

Катализатор обычно изготовляют в виде зерен, таблеток, гранул. Иногда катализаторы применяют в виде тонких сеток, изготовленных из металлов или их сплавов.

Но откуда

Тогда

Суммарная энергия активации каталитического процесса есть меньшей, чем некаталитического: (Е]+Е₂< Е). Уменьшение энергии активации каталитического процесса сравнительно с некаталитическим Е - (Еі + Е₂) = ЛЕ собственное и обеспечивает ускорение реакции.