浅析固体催化剂的实用性研究方法

浅析固体催化剂的实用性研究方法

黄召志

山东新和成氨基酸有限公司，山东省潍坊市， 261000

摘要：催化剂在工业中又被称为触媒，它们是一类改变化学反应速度而在反应中并不消耗自身的物质。催化剂分为液态催化剂和固体催化剂两类，在实际生产中固体催化剂应用较多，是催化剂研发中的一个重要方向，固体催化剂的研究技术与工业生产、环境保护、人民生活等方方面面息息相关，从化学工业到能源石油、从制药工程到环境监测，绝大部分的化学反应过程都需要催化剂的参与，本文通过对固体催化剂进行介绍，综述了其在构成，制备，应用中的具体体现，旨在推进固体催化剂的研究进程，加深对固体催化剂的理解。

关键词：固体催化剂；实用性研究

1. 固体催化剂的构成

1.1概念

固体催化剂是在化学反应中用于加快或是减慢反应速率的物质，在反应中本身的质量和性质在反应前后都不发生改变，在工业上又被称为触媒，是一类发挥着巨大作用的催化物质，它具有高活性、高强度的特点，而且对底物具有高的选择性，不同催化剂催化着不同的反应类型，相对来说，寿命较长，使用更加便捷。

1.2构成组分

固体催化剂基本可以分为四个组成部分，活性组分是其催化的核心内容，是真正起到催化作用的一个部分，载体是影响催化性能的重要物质，它可以用来稳定和分散活性组分，使其更好的发挥作用，载体具有很多类型，包括孔结构不同的、导热性能不同的、表面积不同的以及机械性能不同的等等，在选择载体时，通常需要结合活性中心的性质。助催化剂是由于活性中心比较小，而添加的一类能够显著改变催化效能的物质，可以分为结构型和调节型，第四个组分是抑制剂，是助催化剂的对立物质，通常在需要减小催化活性时用到。

1.3构成类型

固体催化剂根据化合形态可以分为三类：（1）金属催化剂，主要是一些导体金属，包括常规金属以及一些过渡金属（2）绝缘催化剂，主要是一些非金属氧化物和卤化物类型（3）半导体催化剂，主要是金属的氧化物和硫化物的类型。

固体催化剂还可以根据酸碱性分为两类：（1）固体酸催化剂，其包括了简单氧化物、复合氧化物、硫化物、金属盐以及固体酸类（2）固体碱催化剂，是一类能够有效分离产物，低腐蚀，具有环境友好性的固体催化剂，包括了KF型固体碱和含磷固体碱。

2. 固体催化剂的制备

催化剂的活性不仅与其本身的化学性质有关，还与其制备的过程有关，不同的制备会导致催化剂的活性差异有很大不同，因此对于催化剂的制备研究一直以来都是一个重点。

针对固体催化剂，其制备过程包含着沉淀、浸渍、老化、洗涤、过滤、干燥、烧制等步骤，其中涉及到很多复杂的物理化学反应，常见的固体催化剂制备方法包括机械混合法、溶蚀法、沉淀法、沥滤法、离子交换法，后来发展起来的新兴制备方法有溶胶-凝胶法、超临界流体法、微波法、等离子技术、生物还原法等。

固体催化剂研制的新方法、新技术可谓层出不穷，随着科技的不断发展，制备性能更加优异的固体催化剂将依然是一个工业可持续发展的关键。

3. 固体催化剂的应用

1. 在化工生产中的应用

固体催化剂在工业生产中应用广泛，催化剂及其催化作用能够明显降低生产成本，减少能源消耗，化学物质的工业生产几乎离不开催化剂的作用。例如，在硫酸生产中使用五氧化二钒进行催化可以显著提高化学反应的效率，在氮气和氢气合成氨气的反应中，以铁为主要组分进行催化，能够降低反应的难度，利用沸石分子筛制备的高分散型的负载金属催化剂具有丰富的表面积，在工业生产中具有很重要的酸催化能力。在炼油化工中，利用不同的催化剂可以得到不同品种、不同品质的油类，具有很好的选择性。

2. 在环境保护中的应用

环境保护中，通过使用固体催化剂去处理污染物也得到了广泛的应用，例如，在处理汽车尾气时，稀土催化剂可以起到存储氧气和催化的作用，尾气中的一氧化氮和一氧化碳都是对环境有害的，利用铂等金属作为催化剂能够让污染气体寻找转化为无害的二氧化碳和氮气，在农药防治方面，也可以使用催化剂去提高效益，以及在需要烧煤的冬天会通过固体催化剂去降低燃煤的着火温度，缩短点火时间，提高脱硫脱氮的效率。

3. 在酿造业和制药业中的应用

由于动植物、微生物都能够产生具有催化能力的蛋白质，使得酶一类的固体催化剂在酿造业和制造业中具有广泛的应用，能够显著提高产量，例如在石油炼制、精细化工、合成材料及生物催化合成中，催化剂都能够提供很好的反应条件，另外可以利用酶来制造生物洗涤剂分解衣物上的污渍，这些都给人类的生命活动，生产生活都提供了极大的便利。在医药行业、科学实验等方面，固体催化剂加快反应也应用很是广泛，例如TiO2抗腐蚀，化学性质稳定，且无毒，在医药行业使用很广泛，以及一些有机合成催化剂需求也受到医药工业的很大青睐。

4. 结语

随着科学技术的不断发展，当前固体催化剂及其实际应用取得了很多的新进展，相信未来开发高活性、高稳定性的固体催化剂会具有更大的发展前景。