杨浦区实验室贵金属均相催化剂研究进展

双组分贵金属催化剂：单组分贵金属催化剂中添加另一贵金属组分，可促进电子的流动和表面氧的生成，影响颗粒粒径和电子结构，展现了比单组分贵金属催化剂更优异的催化活性。例如，Fu等在180℃下，用Pt-Pd/MCM-41双组分贵金属催化剂实现了对甲苯的完全氧化，该结果优于同等贵金属含量的单组分催化剂(Pt/MCM-41和Pd/MCM-41)，分析显示，该催化剂具有较高的表面Pt0含量和双金属协同作用导致的微小金属颗粒。Guo等的研究结果显示，Pt-Pd/TiOx比Pd/TiOx催化剂拥有更多的吸附氧物种，更有利于中间产物和吸附氧的输送，从而加快氧化反应速率，提升催化活性。稀土元素的加入能够影响贵金属原子表面的电荷转移，进一步提升氧化还原能力，其中，CeO2在氧化还原过程中可快速实现Ce3+/Ce4+的转变，常被用作催化助剂。Zuo等研究显示，在高岭土/NaY负载的Pd-Pt催化剂中加入Ce后，氧物种的数目增加，吸附氧溢流效应更加，该催化剂对苯催化燃烧的T90为205℃，显示出较好的催化反应活性。固载化方法是将活性组分金属原子锚定在这些离聚物上。杨浦区实验室贵金属均相催化剂研究进展

均相催化剂的工业应用案例：1、甲醇羰化合成乙酸。该合成反应是20世纪70年代推向工业化的，是均相络合催化的又一大成就，体现了均相催化的发展。该络合催化反应的重要意义是原料路线的非石油化。过程开发成功时，正值全球第1次石油危机，原油价格飞涨，石油资源短缺，促使人们惫识到能源和有机合成原料不能过多地依赖于石油，应该向多元化方向发展。2、乙烯直接氧化制取乙醛，这是20世纪60年代发明的Wacker过程，是化学工业中较突出的成就之一，其意义在于过渡金属一乙烯化学第1个实现了工业催化的氧化反应。乙烯化学取代了此前的乙炔化学，促进了石油化工的兴起和发展;其次，第1次指明贵金属在均相催化反应中可以很经济地用于国内工业生产，促进了过渡金属络合催化的研究。松江区实验用贵金属均相催化剂研发多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)的制备是先用火法熔炼制成合金，然后经拉丝、织网而成。

催化剂的主要分类：催化剂种类繁多，按状态可分为液体催化剂和固体催化剂;按反应体系的相态分为均相催化剂和多相催化剂，均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。均相催化，催化剂和反应物同处于一相，没有相界存在而进行的反应，称为均相催化作用，能起均相催化作用的催化剂为均相催化剂。均相催化剂包括液体酸、碱催化剂和色可赛思固体酸和碱性催化剂。多相催化，多相催化剂又称非均相催化剂呈如今不同相的反应中，即和它们催化的反应物处于不同的状态。固态镍是一种多相催化剂，被它催化的反应物则是液态（植物油）和气态（氢气）。生物催化，酶是生物催化剂，是植物、动物和微生物产生的具有催化能力的有机物（绝大多数的蛋白质。但少量RNA也具有生物催化功能），旧称酵素。酶的催化作用同样具有选择性。

金属-载体间的相互作用：诱导金属-载体相互作用的两大类因素是电子相互作用和化学相互作用。对于不同金属催化剂体系，各种因素对金属-衬底相互作用的影响不同，哪种因素占主导地位主要取决于金属催化剂本身性质和反应条件。电子相互作用是指当金属与载体接触时，保持能量较低以及固体电势连续，金属/载体界面处会出现电荷的重新分布，影响范围分为局部电荷转移和长程电荷转移。局部电荷转移产生的主要因素是弱的范德华力引起的电子轨道相互极化。长程电荷转移是由于金属与氧化物接触时，两相界面处费米能级要保持一致，电荷发生了转移。在金属-载体接触的交界面上，载体有大量的表面态，它们对自由电子传递的势垒的形成有重要影响，以载体型半导体为例，若金属和载体的功函数不同，在它们形成接触时，发生电荷转移。均相催化是催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。

催化剂的装填：装填催化剂之前，必须认真检查反应器，保持清洁干净，支撑栅格正常牢固。为了避免在高的蒸汽分压和高温条件下损坏失去强度，催化剂床层底部支撑催化剂的金属部件应选用耐高温和耐腐蚀的惰性金属材料。惰性材料应不含硅，防止高温、高水汽分压下释放出硅。催化剂装填时，通常没有必要对催化剂进行过筛，如果在运输及装卸过程中，由于不正确地作业使催化剂损坏，发现有磨损或破碎现象必须过筛。催化剂的装填无论采取从桶内直接倒入，还是使用溜槽或充填管都可以。但无论采用哪一种装填方式，都必须避免催化剂自由下落高度超过1米，并且要分层装填，每层都要整平之后再装下一层，防止疏密不均，在装填期间，如需要在催化剂上走动，为了避免直接踩在催化剂上，应垫上木板，使身体重量分散在木版的面积上。一般情况下，催化剂床层顶部应覆盖金属网和或惰性材料，主要是为了防止在装置，开车或停车期间因高的气体流速可能发生催化剂被吹出或湍动，可能由于气体分布不均发生催化剂床层湍动，损坏催化剂。均相催化剂在石油化工中得较广应用，如丙烯氧化制、丁烯氧化制甲乙酬等。闵行区实验用贵金属均相催化剂制造商

贵金属催化剂通常只针对某一化学反应起作用，不会影响到其他反应，降低了对整个化学反应的干扰。杨浦区实验室贵金属均相催化剂研究进展

双金属催化剂高效生产生物燃料：DMF有较高的能量密度和较高的辛烷值，其燃烧性能可与汽油媲美。木质纤维素常被用于生产DMF，然而生产过程需要复杂设备、140个大气压的高压环境以及稀有的化学试剂，基本流程是生物质脱水反应转化为5-羟甲基糠醛（HMF），然后通过选择性氢化将HMF转化为DMF，在没有副产物的情况下，DMF收率也不超过60％。因为贵金属是催化的主要活性元素，有助于避免副产物产生和非选择性氢化，而丙醇可用作选择性还原DMF的氢供体。双金属催化剂中的钯/铜相互作用增加了反应速率并防止了活性铜的聚集和浸出，使催化剂的失活降低到较小。基于双金属催化剂晶体尺寸较小的优势。杨浦区实验室贵金属均相催化剂研究进展

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