简述废气处理中催化剂的类型

简述废气处理中催化剂的类型

 

废气处理中催化剂种类繁多，分类方法不同。可分为酸碱催化剂、金属催化剂、半导体催化剂和分子筛催化剂。这些种类的催化剂的共同***征是它们能在反应物上产生不同程度的化学吸附。因此，催化作用离不开吸附。从催化过程中发现，一般的催化过程是从吸附开始的。

 

1.酸碱催化剂

 

这里的酸碱是指广义的酸碱，即路易斯酸和路易斯碱，两者都可以提供酸碱活性吸附中心，对反应物进行化学吸附，从而促进其化学反应。如活性白土、硅酸铝、氧化铝和一些金属氧化物，***别是过渡金属氧化物或它们的盐。

 

2.金属催化剂

 

金属的吸附能力取决于金属和气体的分子结构和吸附条件。

 

典型气体在273K下在不同金属表面的吸附实验表明，所有具有D电子轨道的金属元素对某些典型气体都具有不同的化学吸附能力。除了Ca、Sr、Ba，这些金属***部分属于过渡金属，它们通过不参与金属键杂化轨道的电子或未结合的电子与吸附质分子形成吸附键，催化与吸附质分子的反应。

 

3半导体催化剂

 

半导体催化剂主要是半导体型过渡金属氧化物，能提供准自由电子或准自由空穴，可分为N型半导体和P型半导体。n型半导体催化剂，如ZnO，依靠其准自由电子与反应物形成吸附键；p型半导体催化剂，如NiO，通过自身的准自由空穴与反应物形成吸附键。吸附键的形成改变了半导体的导电性，是影响催化剂活性的主要因素之一。以上只是一个很简单的说法。事实上，气体分子和半导体催化剂之间吸附键的形成是一个非常复杂的过程。在半导体催化机理的研究中，也发现了电子跃迁产生的能带，它在吸附键的形成中起着重要作用。所以不能简单认为能提供电子的反应物分子只能与p型半导体催化剂形成吸附键。

 

4.沸石分子筛催化剂

 

沸石分子筛作为吸附剂，广泛应用于干燥、沸腾、分离等过程。自20世纪60年代以来，它出现在催化剂和催化剂载体的应用中。沸石是指具有相同直径微孔的天然结晶硅铝酸盐，因此得名分子筛。20世纪50年代，合成分子筛已有数百种，许多重要的工业催化反应都离不开分子筛催化剂。分子筛的催化作用也依赖于其表面(包括内表面)的酸性中心形成吸附键，但与酸碱催化剂相比，它具有更强的选择性，因为它可以拒***孔径较***的分子进入内表面。同时分子筛表面的酸碱性可以通过离子交换人工调节，比普通酸碱催化剂性能更***。近年来，非硅铝元素合成分子筛得到了发展，并在催化***域得到了广泛应用。因此，分子筛在催化***域有其***殊的地位和作用。