Промоторы
Промоторы – это вещества, которые сами не обладают каталитическими свойствами или мало активны, но при добавлении их к катализатору даже в небольшом количестве, увеличивают активность катализатора.
Промоторы в твердые катализаторы вводят в момент их синтеза.
Эффективность действия промотора зависит, прежде всего, от их количества. При оптимальном соотношении катализатора и промотора соблюдается максимальная активность. Повышенное количество промотора сверх оптимального могут приводить к снижению активности катализатора.
Рис. Зависимость активности катализатора от количества промотора. 1 – кривая активности катализатора.2 - кривая активности промотора.
Промоторы делятся на 2 группы:
1 – Текстурные, которые оказывают физическое воздействие в каталитической системе.
2 – Структурные, которые оказывают химическое воздействие в каталитической системе.
Текстурные промоторы присутствуют в катализаторе, как правило, в виде мелких частиц и оказывают тормозящее действие на спекание активной фазы.
Эффективность действия текстурного промотора напрямую связана с его дисперсностью, которая должна быть значительно выше, чем у собственно катализатора.
Пример: мелкие частицы Al вводят в железный катализатор синтеза аммиака, количество 0,5 – 1,5%; оксид хрома в катализатор синтеза ментола на основе оксида Zn 0,5 – 4% - предотвращает спекание.
Текстурные промоторы не изменяют энергию активности реакции.
Структурные промоторы изменяют химический состав катализатора. Механизм их действия очень сложен, и воздействие может идти следующими путями:
1. промоторы могут ускорять образование промежуточных соединений.
2. они могут создавать дефекты в кристаллической решетке.
3. они могут изменять электронную структуру катализатора, т.е. облегчать присоединение или отрыв электронов.
4. они существенно меняют энергию активации.
Модификаторами называются такие вещества, которые при добавлении к катализатору меняют его активность по полиэкстремальной зависимости.
Активаторами называют вещества, которые вводят в реакционную смесь и которые изменяют активность катализатора. Они могут быть астехиометрическими и стехиометрическими компонентами.
Астехиометрические участвуют в химическом процессе в составе реакционной среды, но после окончания реакции выделяются в неизменном виде.
Стехиометрические сами участвуют в каталитическом процессе, изменяют скорость реакции и сами участвуют в химическом превращении.
Смешанные катализаторы – в них практически все компоненты находятся в соизмеримых количествах, и являются активными в отношении данной реакции.
Составляющие смешанных катализаторов в процессе их приготовления могут реагировать между собой с образованием нового, более активного соединения (железо-молибденовый катализатор окисления метанола в формальдегид). В процессе приготовления образует молибдат железа – когда соотношение оксидов молибдена и железа равно 1,5:1, катализатор имеет определенную активность. При изменении соотношения получаем систему с избытком оксида или Fe, или Мо, и активность катализатора резко падает. Тоже самое происходит в железомедном катализаторе окисления серы, он состоит из соединений типа: CuFeO2, CuFeO4, что обеспечивает повышение активности, по сравнению с чистыми оксидами железа и меди.