簡(jiǎn)述廢氣處理中催化劑的種類
廢氣處理中催化劑的種類繁多，分類方法也不盡相同。按大的方面可分為酸堿催化劑、金屬催化劑、半導(dǎo)體催化劑和分子篩催化劑。這些被列為多類催化劑的物質(zhì)的共同特點(diǎn)是都能對(duì)反應(yīng)物產(chǎn)生不同程度的化學(xué)吸附。因此，催化離不開吸附，考査一個(gè)催化過(guò)程發(fā)現(xiàn)，一般的催化過(guò)程都是由吸附開始的。
1.酸堿催化劑
這里指的酸堿是廣泛意義上的酸堿，即路易斯酸和路易斯堿，它們都能提供酸堿活性吸附中心，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行化學(xué)吸附，從而促使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如活性白土、硅酸鋁、氧化鋁以及一些金屬的氧化物尤其是過(guò)渡金屬的氧化物或它們的鹽類等。
金屬的吸附能力取決于金屬和氣體的分子結(jié)構(gòu)和吸附條件。
在273K時(shí)對(duì)有代表性的氣體在多種金屬表面上的吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，凡具有d電子空軌道的金屬元素，對(duì)一些有代表性的氣體都具有強(qiáng)弱不等的化學(xué)吸附能力，這些金屬除Ca、Sr和Ba之外，大部分屬于過(guò)渡金屬，它們靠沒(méi)有參與金屬鍵的雜化軌道的電子或未結(jié)合的電子和吸附質(zhì)分子形成吸附鍵，催化了與吸附質(zhì)分子之間的反應(yīng)。
半導(dǎo)體催化劑主要是一些半導(dǎo)體類型的過(guò)渡金屬氧化物，它們以能提供準(zhǔn)自由電子或準(zhǔn)自由空穴而被分為n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。n型半導(dǎo)體催化劑如ZnO，依靠本身的準(zhǔn)自由電子與反應(yīng)物形成吸附鍵;p型半導(dǎo)體催化劑如NiO靠本身的準(zhǔn)自由空穴與反應(yīng)物形成吸附鍵。由于吸附鍵的形成，改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，導(dǎo)電性是影響催化劑活性的主要因素之。以上只是一種很簡(jiǎn)單的說(shuō)法，實(shí)際上，氣體分子與半導(dǎo)體催化劑形成吸附鍵是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，在對(duì)半導(dǎo)體催化機(jī)理的研究中還發(fā)現(xiàn)了由于電子躍遷而產(chǎn)生的能帶，能帶在形成吸附鍵上起了很重要的作用。因此，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為能提供電子的反應(yīng)物分子只能與p型半導(dǎo)體催化劑形成吸附鍵。
4.沸石分子篩催化劑
沸石分子篩作為吸附劑廣泛用于干燥、浄化、分離等過(guò)程，20世紀(jì)60年代開始在催化劑和催化劑載體應(yīng)用中嶄露頭角。沸石是指天然的結(jié)晶硅鋁酸鹽，具有直徑相同的微孔，故又得名分子篩。20世紀(jì)50年代，人工合成的分子篩已工業(yè)化，目前已超過(guò)數(shù)百種，許多重要的工業(yè)催化反應(yīng)已離不開分子篩催化劑。分子篩的催化作用也是靠它表面(包括內(nèi)表面)的酸性中心來(lái)形成吸附鍵的，但它與酸堿催化劑相比，又具有了更強(qiáng)的選擇性，因?yàn)樗梢跃芙^比它的孔徑大的分子進(jìn)入內(nèi)表面。同時(shí)分子篩表面的酸堿性還可以人為利用離子交換的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就比一般的酸堿催化劑具有更優(yōu)良的性能。近年來(lái)，又發(fā)展一種非硅鋁元素的合成分子篩，也已經(jīng)在催化領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。由此可見(jiàn)，分子篩在催化領(lǐng)域中有其特殊的地位和作用。
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