催化劑載體該如何實現(xiàn)催化效果

特定的催化劑載體只能對特定的化學(xué)反應(yīng)有效，這中常被稱為催化劑的“選擇性”。當然，這種選擇也是一種“雙向選擇”。這意味著，并不存在一種催化劑，能夠催化一切的化學(xué)反應(yīng)。一般情況下，某種催化劑只能對特定的某個或某類化學(xué)反應(yīng)具有催化作用。同時，也不存在一個化學(xué)反應(yīng)，所有催化劑都能對其有催化作用。一般情況下，某個化學(xué)反應(yīng)，能夠?qū)ζ渚哂写呋饔玫奈镔|(zhì)并不會很多，而且催化效率也有差異。

在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常存在這樣的情況，原料在反應(yīng)條件下可能發(fā)生多個化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)生多種產(chǎn)物，其中一般只有一個反應(yīng)是人們希望發(fā)生的（常稱為主反應(yīng)），其產(chǎn)物（常稱為主產(chǎn)物）是人們需要制取得到的；而另外一些反應(yīng)，人們并不希望其發(fā)生，因為這些反應(yīng)不僅浪費了原料，而且反應(yīng)的產(chǎn)物混雜在主產(chǎn)物中，使得產(chǎn)物的純度降低?；どa(chǎn)上常把這些伴隨著主反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)稱為副反應(yīng)，把副反應(yīng)的產(chǎn)物稱為副產(chǎn)物。如何減少副反應(yīng)的發(fā)生，減少生成副產(chǎn)物的量，是幾乎每一個化工生產(chǎn)反應(yīng)都要考慮的問題。在這方面，催化劑的“選擇性”有著重要的作用。因此，在化工生產(chǎn)中，科學(xué)家們常常會利用催化劑對反應(yīng)的選擇性，使用特定的催化劑，“選擇”主反應(yīng)而排斥其他副反應(yīng)，使得主反應(yīng)加速，從而得到較多的主產(chǎn)物，減少其他副反應(yīng)和副產(chǎn)物。例如乙醇在高溫時可發(fā)生脫氫反應(yīng)變成乙醛，也可發(fā)生脫水反應(yīng)變成乙烯，銀催化劑能催化前一個反應(yīng)，而氧化鋁催化劑則能催化后一個反應(yīng)。顯然，工業(yè)上用乙醇脫氫制乙醛，應(yīng)該使用銀催化劑，這能大限度地減少產(chǎn)物中副產(chǎn)物乙烯的量，而如果不慎選用了氧化鋁催化劑，那結(jié)果只能是適得其反。

催化劑要在特定的條件下才能發(fā)揮其佳效果。例如合成氨使用的鐵催化劑，其佳工作溫度為500℃左右，在這個溫度下，它的催化能力是強的。正基于此，工業(yè)上合成氨的溫度通?？刂圃?00℃左右。當然，不同的催化劑所需的佳溫度并不相同，合成氨的鐵催化劑需要在500℃左右使用，而有些催化劑在500℃可能早就因為高溫而失活了。所以，應(yīng)根據(jù)催化劑的本性選擇適宜的反應(yīng)條件，而不能“依樣畫葫蘆”。

工業(yè)催化劑通常還需要一定的載體和助催化劑。俗話說得好：一個籬笆三根樁，一個好漢三個幫。催化劑也是如此。一種工業(yè)催化劑要達到優(yōu)異的催化性能，光有活性物質(zhì)是不夠的。通常情況下，工業(yè)催化劑里除了起核心作用的催化活性物質(zhì)外，還可能包含載體和助催化劑。為了更好地實現(xiàn)催化劑催化效果，除了活性物質(zhì)外，科學(xué)家們在催化劑里加入另外的一種或幾種物質(zhì)，來增強催化劑的催化作用，所加入的物質(zhì)稱為助催化劑。例如，工業(yè)制硫酸的重要反應(yīng)——二氧化硫催化氧化成三氧化硫，其催化劑是五氧化二礬，通常以硅藻土為載體，以硫酸鉀等堿金屬的硫酸鹽作為助催化劑，這樣才能獲得佳的催化效果。