БИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ.

Нанесенные катализаторы в которых активный компонент и носитель катализируют разные реакции общего химического процесса называют бифункциональными.

Яркий пример бифункционального катализатора - катализаторы реформинга, например Pt/Al₂O₃.

Например, изомеризация н-гексана практически не протекает отдельно на Pt или Al₂O₃, но протекает на Pt, нанесенной на Al₂O₃. Схема этого превращения приведена на Рисунке 5.54.

н-гексан н-гексен изо-гексен изо-гексан

Рис. 5.54. Схема изомеризации н-гексана при реформинге.

Сначала н-гексан подвергается дегидрировнию до н-гексена на поверхности платины:

(5.85)

Затем н-гексен изомеризуется на Бренстедовских кислотных центрах оксида алюминия через образование карбокатиона.

На заключительной стадии происходит гидрирование изо-гексена при катализе платиной (по реакции, обратной (5.85)).

Образующиеся в результате дегидрирования на Pt олефины циклизуются с образованием циклогексана на поверхности оксида алюминия (по механизму, приведенному в уравнении (5.76)).

Затем циклогексан подвергается дегидрированию на поверхности Pt с образованием бензола и его производных.

СИТОВОЙ ЭФФЕКТ.

Ситовой эффект нанесенных катализаторов проявляется в том, что до активных центров катализатора могут добраться только молекулы строго определенного строения или только определенные функциональные группы в многофункциональных молекулах. В результате этого наблюдается высокая селективность образования целевого продукта.

Ситовой эффект наблюдается на катализаторах, в которых носитель обладает высокоупорядоченной поровой структурой. Поэтому наиболее ярко он проявляется на цеолитах и будет рассмотрен в соответствующей главе (***).

ПРОМОТОРЫ.

Промоторы - вещества инертные сами по себе в данной реакции, но значительно увеличивающие эффективность катализатора при добавлении к нему в небольших количествах (проценты и доли процентов). В гетерогенном катализе различают 4 типа промоторов:

· Структурные промоторы - влияют на поверхность катализатора таким образом, что количество активных центров, на которых протекают нежелательные реакции уменьшается и, следовательно, увеличивают селективность.

· Электронные промоторы - влияют на электронное строение активного компонента и, следовательно, на хемосорбцию реагентов.

· Текстурные промоторы - ингибируют рост каталитических частиц (препятствуют уменьшению дисперсности).

· Противоядные промоторы- ингибируют реакции отравления активных центров.

На практике чаще всего промотор проявляет более одного из вышеперечисленных эффектов, поэтому бывает трудно отнести его к той или иной группе.

Зачастую катализатор содержит один активный компонент и несколько промоторов.

Оптимальный подбор промоторов - одна из важнейших задач при разработке эффективного промышленного катализатора, так как они позволяют значительно увеличить активность, селективность и стабильность катализаторов.

Таблица 5.29.

Промоторы и их влияние в некоторых промышленных процессах.