Nguyên tắc của công nghệ xúc tác cốt lõi
Công nghệ xúc tác làm thay đổi đường phản ứng và giảm năng lượng kích hoạt thông qua việc sử dụng chất xúc tác. Điều này làm tăng đáng kể tốc độ phản ứng mà không làm thay đổi năng lượng tự do Gibbs tổng thể của phản ứng hoặc khối lượng và tính chất hóa học của chính chất xúc tác. Các loại công nghệ chủ đạo bao gồm:
Xúc tác đồng nhất: Chất xúc tác và chất phản ứng tồn tại trong cùng một pha, mang lại vị trí hoạt động đồng nhất và độ chọn lọc cao, mặc dù việc thu hồi chất xúc tác rất khó; các ví dụ điển hình bao gồm xúc tác axit-bazơ và xúc tác phức hợp phối hợp.
Xúc tác không đồng nhất: Phản ứng xảy ra ở các bề mặt chất lỏng-khí hoặc chất rắn{1}}rắn. Đây là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng công nghiệp, trong đó các chất phản ứng được hấp phụ và kích hoạt bởi các vị trí hoạt động trên bề mặt của chất nền xốp rắn, khiến nó phù hợp cho sản xuất công nghiệp liên tục.
Xúc tác biên giới mới: Bao gồm xúc tác-nguyên tử đơn, xúc tác quang học, xúc tác điện và xúc tác tinh chế nano. Đáng chú ý, chất xúc tác-nguyên tử đơn có thể đạt được hoạt tính xúc tác gấp 5,3 lần so với vật liệu truyền thống, cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng nguyên tử kim loại.
Công nghệ chuẩn bị chính thống
Chất xúc tác công nghiệp thường bao gồm ba thành phần: thành phần hoạt động, chất hỗ trợ và chất xúc tiến. Các quy trình chuẩn bị cốt lõi bao gồm:
Phương pháp kết tủa: Các thành phần hoạt tính được kết tủa thông qua các phản ứng hóa học, sau đó được sấy khô và nung để thu được sản phẩm cuối cùng; phương pháp này phù hợp để điều chế chất xúc tác oxit tổng hợp nhiều thành phần.
Phương pháp ngâm tẩm: Một giá đỡ xốp được ngâm trong dung dịch chứa các thành phần hoạt động, cho phép các thành phần này lắng đọng trong các lỗ của giá đỡ; đây là quy trình tiêu chuẩn để chuẩn bị chất xúc tác kim loại quý được hỗ trợ.
Sol-phương pháp gel: Đạt được sự phân tán đồng đều ở cấp độ phân tử của các thành phần hoạt động bên trong chất mang, cho phép kiểm soát chính xác các thông số vật lý quan trọng như thể tích lỗ rỗng và sự phân bố kích thước lỗ chân lông.
Tổng hợp cơ hóa: Các thành phần được trộn đều thông qua quá trình nghiền bi cơ học; quá trình này đơn giản và thân thiện với môi trường, và thường được sử dụng để điều chế các chất xúc tác hydro hóa trung tính.
