簡述廢氣處理中催化劑的類型

 

廢氣處理中催化劑種類繁多，分類方法不同。可分為酸堿催化劑、金屬催化劑、半導體催化劑和分子篩催化劑。這些種類的催化劑的共同***征是它們能在反應物上產(chǎn)生不同程度的化學吸附。因此，催化作用離不開吸附。從催化過程中發(fā)現(xiàn)，一般的催化過程是從吸附開始的。

 

1.酸堿催化劑

 

這里的酸堿是指廣義的酸堿，即路易斯酸和路易斯堿，兩者都可以提供酸堿活性吸附中心，對反應物進行化學吸附，從而促進其化學反應。如活性白土、硅酸鋁、氧化鋁和一些金屬氧化物，***別是過渡金屬氧化物或它們的鹽。

 

2.金屬催化劑

 

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。

 

典型氣體在273K下在不同金屬表面的吸附實驗表明，所有具有D電子軌道的金屬元素對某些典型氣體都具有不同的化學吸附能力。除了Ca、Sr、Ba，這些金屬***部分屬于過渡金屬，它們通過不參與金屬鍵雜化軌道的電子或未結(jié)合的電子與吸附質(zhì)分子形成吸附鍵，催化與吸附質(zhì)分子的反應。

 

3半導體催化劑

 

半導體催化劑主要是半導體型過渡金屬氧化物，能提供準自由電子或準自由空穴，可分為N型半導體和P型半導體。n型半導體催化劑，如ZnO，依靠其準自由電子與反應物形成吸附鍵；p型半導體催化劑，如NiO，通過自身的準自由空穴與反應物形成吸附鍵。吸附鍵的形成改變了半導體的導電性，是影響催化劑活性的主要因素之一。以上只是一個很簡單的說法。事實上，氣體分子和半導體催化劑之間吸附鍵的形成是一個非常復雜的過程。在半導體催化機理的研究中，也發(fā)現(xiàn)了電子躍遷產(chǎn)生的能帶，它在吸附鍵的形成中起著重要作用。所以不能簡單認為能提供電子的反應物分子只能與p型半導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，廣泛應用于干燥、沸騰、分離等過程。自20世紀60年代以來，它出現(xiàn)在催化劑和催化劑載體的應用中。沸石是指具有相同直徑微孔的天然結(jié)晶硅鋁酸鹽，因此得名分子篩。20世紀50年代，合成分子篩已有數(shù)百種，許多重要的工業(yè)催化反應都離不開分子篩催化劑。分子篩的催化作用也依賴于其表面(包括內(nèi)表面)的酸性中心形成吸附鍵，但與酸堿催化劑相比，它具有更強的選擇性，因為它可以拒***孔徑較***的分子進入內(nèi)表面。同時分子篩表面的酸堿性可以通過離子交換人工調(diào)節(jié)，比普通酸堿催化劑性能更***。近年來，非硅鋁元素合成分子篩得到了發(fā)展，并在催化***域得到了廣泛應用。因此，分子篩在催化***域有其***殊的地位和作用。