簡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，考査一個催化過程發(fā)現(xiàn)，一般的催化過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，大部分屬于過渡金屬，它們靠沒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。以上只是一種很簡單的說法，實(shí)際上，氣體分子與半導(dǎo)體催化劑形成吸附鍵是一個很復(fù)雜的過程，在對半導(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，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，分子篩在催化領(lǐng)域中有其特殊的地位和作用。
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