金属催化剂有哪些种类 金属催化剂的优缺点

一、金属催化剂是什么

金属催化剂是一类重要的工业催化剂，是以金属为主要活性组分的固体催化剂。主要是贵金属及铁、钴、镍等过渡元素。金属催化剂主要包括块状催化剂（如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等）；分散或者负载型的金属催化剂；金属互化物催化剂；合金催化剂（如Cu-Ni合金加氢催化剂）；金属簇状物催化剂。

二、金属催化剂有哪些种类

1、按催化剂的活性组分是否负载在载体上分类

（1）非负载型金属催化剂

指不含载体的金属催化剂，按组成又可分单金属和合金两类。通常以骨架金属催化剂金属、金属丝网、金属粉末、金属颗粒、金属屑片和金属蒸发膜等形式应用。骨架金属催化剂，是将具催化活性的金属和铝或硅制成合金，再用氢氧化钠溶液将铝或硅溶解掉，形成金属骨架。工业上最常用的骨架催化剂是骨架镍，1925年由美国的M.雷尼发明，故又称雷尼镍。骨架镍催化剂广泛应用于加氢反应中。其他骨架催化剂还有骨架钴、骨架铜和骨架铁等。典型的金属丝网催化剂为铂网和铂-铑合金网，应用在氨化氧化生产硝化的工艺上。

（2）负载型金属催化剂

金属组分负载在载体上的催化剂，用以提高金属组分的分散度和热稳定性，使催化剂有合适的孔结构、形状和机械强度。大多数负载型金属催化剂是将金属盐类溶液浸渍在载体上，经沉淀转化或热分解后还原制得。制备负载型金属催化剂的关键之一是控制热处理和还原条件

2、按催化剂活性组分是一种或多种金属元素分类

（1）单金属催化剂

单金属催化剂指只有一种金属组分的催化剂。例如1949年工业上首先应用的铂重整催化剂，活性组分为单一的金属铂负载在含氟或氯的η-氧化铝上。用途如：铑做催化剂用于汽车工业的废气排放的控制和对于磷配合物的合成，加氢反应和加氢甲酰化（即羰基化）。铂为催化剂的接触法制造硫酸，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸等。

（2）多金属催化剂

催化剂中的组分由两种或两种以上的金属组成。例如负载在含氯的γ-氧化铝上的铂-铼等双（多）金属重整催化剂。它们比前述仅含铂的重整催化剂有更优越的性能，在这类催化剂中，负载在载体上的多种金属可形成二元或多元的金属原子簇，使活性组分的有效分散度大大提高。金属原子簇化合物的概念最早是从络合催化剂中来的，将其应用到固体金属催化剂中，可以认为金属表面也有几个、几十个或更多个金属原子聚集成簇。

三、金属催化剂的优缺点

贵金属催化剂的优点是显而易见的，主要包括以下几点：

1、应用范围广：由于贵金属催化剂拥有更好的化学活性，因而能够广泛应用在化学制药、石油化工、加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应，在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及新能源等领域。

2、稳定性好：贵金属催化剂在多种环境下都能够稳定地保持其催化特性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性。

3、选择性能好：针对不同的应用场景，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。

虽然贵金属催化剂拥有诸多优点，同时在实际应用过程中受使用条件和其化学性质影响也导致了其缺点，主要包括：

1、贵金属价格高导致其应用成本高：贵金属催化剂通常采用的活性成分为铂、钯、铑等贵金属，由于其稀缺性，导致其价格非常高，如，铂的市场价格约为260元/克，钯金的市场价格为560无/克，铑的价格约为4300元/g。这也就导致了采用贵金属催化剂的成本比较高。

2、使用不当容易导致催化剂中毒。催化剂中毒指的是催化剂所含的少量杂质，或是强吸附（多为化学吸附）在活性中心上，或是与活性中心起化学作用，变为别的物质，导致催化剂失去活性的现象。如使用不当很容易导致催化剂失活。