一、金屬催化劑是什么
金屬催化劑是一類重要的(de)工業催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，是以(yi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)為主要活性組分的(de)固體催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。主要是貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)及(ji)鐵(tie)、鈷、鎳(nie)等過渡元素。金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)主要包(bao)括塊狀(zhuang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)（如電(dian)解(jie)銀催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)、融鐵(tie)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)、鉑網(wang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)等）；分散或者負(fu)載(zai)型的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)；金(jin)(jin)屬(shu)(shu)互化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)；合(he)金(jin)(jin)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)（如Cu-Ni合(he)金(jin)(jin)加氫催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)）；金(jin)(jin)屬(shu)(shu)簇狀(zhuang)物(wu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。
二、金屬催化劑有哪些種類
1、按催化劑的活性組分是否負載在載體上分類
（1）非負載型金屬催化劑
指不(bu)含載(zai)體(ti)的金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，按組(zu)成(cheng)又(you)(you)可分單金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和(he)(he)合金(jin)(jin)兩(liang)類(lei)。通常以骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)、金(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲網、金(jin)(jin)屬(shu)(shu)粉末、金(jin)(jin)屬(shu)(shu)顆粒、金(jin)(jin)屬(shu)(shu)屑片和(he)(he)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)蒸(zheng)發膜等形式應用。骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)，是將(jiang)具催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)活性(xing)的金(jin)(jin)屬(shu)(shu)和(he)(he)鋁或(huo)硅制成(cheng)合金(jin)(jin)，再(zai)用氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鈉(na)溶液(ye)將(jiang)鋁或(huo)硅溶解(jie)掉，形成(cheng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)。工業上(shang)最常用的骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)是骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)鎳，1925年由美國的M.雷尼發明，故(gu)又(you)(you)稱(cheng)雷尼鎳。骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)鎳催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)廣(guang)泛(fan)應用于(yu)加氫反(fan)應中。其(qi)他骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)還有骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)鈷(gu)、骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)銅和(he)(he)骨(gu)(gu)(gu)架(jia)(jia)(jia)鐵等。典型的金(jin)(jin)屬(shu)(shu)絲網催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)為鉑網和(he)(he)鉑-銠合金(jin)(jin)網，應用在氨化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)生產硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)的工藝上(shang)。
（2）負載型金屬催化劑
金(jin)屬組分(fen)(fen)負(fu)載在載體(ti)上(shang)(shang)的催(cui)化(hua)劑(ji)，用以(yi)提高金(jin)屬組分(fen)(fen)的分(fen)(fen)散度(du)和熱(re)(re)穩定性，使催(cui)化(hua)劑(ji)有合適的孔結構、形狀和機械強度(du)。大(da)多數負(fu)載型(xing)金(jin)屬催(cui)化(hua)劑(ji)是將金(jin)屬鹽(yan)類溶液浸漬在載體(ti)上(shang)(shang)，經沉(chen)淀轉(zhuan)化(hua)或熱(re)(re)分(fen)(fen)解后還(huan)原(yuan)制得。制備負(fu)載型(xing)金(jin)屬催(cui)化(hua)劑(ji)的關鍵(jian)之一是控制熱(re)(re)處(chu)理和還(huan)原(yuan)條(tiao)件
2、按催化劑活性組分是一種或多種金屬元素分類
（1）單金屬催化劑
單(dan)金(jin)屬催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)指只有一種金(jin)屬組(zu)分的催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。例如(ru)1949年工業上(shang)(shang)首(shou)先應(ying)用(yong)(yong)的鉑重整(zheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)，活(huo)性組(zu)分為單(dan)一的金(jin)屬鉑負載在含氟或氯的η-氧(yang)化(hua)(hua)鋁上(shang)(shang)。用(yong)(yong)途如(ru)：銠做(zuo)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)用(yong)(yong)于(yu)汽車(che)工業的廢(fei)氣排放(fang)的控制和對于(yu)磷配合物的合成，加氫反應(ying)和加氫甲酰化(hua)(hua)（即(ji)羰(tang)基(ji)化(hua)(hua)）。鉑為催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的接(jie)觸法制造硫酸(suan)，鉑網催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)用(yong)(yong)于(yu)氨氧(yang)化(hua)(hua)制硝酸(suan)等。
（2）多金屬催化劑
催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)中(zhong)的組(zu)(zu)分由(you)兩(liang)種或兩(liang)種以上(shang)的金(jin)屬(shu)(shu)組(zu)(zu)成(cheng)。例如負載(zai)(zai)在(zai)含氯的γ-氧(yang)化(hua)(hua)鋁上(shang)的鉑(bo)-錸等雙（多(duo)）金(jin)屬(shu)(shu)重(zhong)整(zheng)(zheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。它們比前(qian)述僅含鉑(bo)的重(zhong)整(zheng)(zheng)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)有更優(you)越(yue)的性能，在(zai)這類催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)中(zhong)，負載(zai)(zai)在(zai)載(zai)(zai)體(ti)(ti)上(shang)的多(duo)種金(jin)屬(shu)(shu)可形(xing)成(cheng)二元或多(duo)元的金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)簇，使活性組(zu)(zu)分的有效分散度大(da)大(da)提高(gao)。金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)簇化(hua)(hua)合物的概(gai)念最(zui)早是(shi)從(cong)絡合催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)中(zhong)來的，將其應用到固體(ti)(ti)金(jin)屬(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)中(zhong)，可以認為(wei)金(jin)屬(shu)(shu)表面也有幾個(ge)、幾十個(ge)或更多(duo)個(ge)金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)聚集成(cheng)簇。
三、金屬催化劑的優缺點
貴金屬催化劑的優點是顯而易見的，主要包(bao)括以下(xia)幾(ji)點：
1、應(ying)(ying)用范圍廣(guang)：由(you)于貴金屬催化(hua)(hua)(hua)劑擁(yong)有更好的化(hua)(hua)(hua)學(xue)活性(xing)，因而(er)能夠廣(guang)泛應(ying)(ying)用在(zai)化(hua)(hua)(hua)學(xue)制藥、石油(you)化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)、加(jia)氫(qing)(qing)、脫(tuo)氫(qing)(qing)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)、還原、異構化(hua)(hua)(hua)、芳構化(hua)(hua)(hua)、裂(lie)化(hua)(hua)(hua)、合(he)成(cheng)等反應(ying)(ying)，在(zai)化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)、石油(you)精制、石油(you)化(hua)(hua)(hua)學(xue)、醫(yi)藥、環保及新能源等領(ling)域。
2、穩定(ding)(ding)性好：貴金屬催化(hua)劑在多(duo)種(zhong)環境(jing)下都能(neng)夠穩定(ding)(ding)地保持(chi)其催化(hua)特性，同時還(huan)具有耐高溫(wen)、抗氧(yang)化(hua)、耐腐(fu)蝕等綜(zong)合優良特性。
3、選擇(ze)性能好：針(zhen)對不同的(de)(de)應用場(chang)景，貴金屬(shu)催化劑(ji)通常只針(zhen)對某(mou)一化學反(fan)應起作用，不會影(ying)響(xiang)到其(qi)他反(fan)應，降低了(le)對整個化學反(fan)應的(de)(de)干擾。
雖(sui)然貴(gui)金屬(shu)催化劑擁有諸多優點(dian)，同時(shi)在實際應用(yong)過(guo)程中受(shou)使用(yong)條件和其化學(xue)性(xing)質(zhi)影(ying)響也(ye)導(dao)致了其缺點(dian)，主要包括：
1、貴(gui)金(jin)屬價(jia)格高(gao)導致(zhi)其應用(yong)(yong)成(cheng)(cheng)本高(gao)：貴(gui)金(jin)屬催化(hua)劑通常(chang)采(cai)用(yong)(yong)的活性成(cheng)(cheng)分為鉑(bo)、鈀、銠(lao)等貴(gui)金(jin)屬，由(you)于(yu)其稀(xi)缺性，導致(zhi)其價(jia)格非常(chang)高(gao)，如，鉑(bo)的市(shi)場(chang)價(jia)格約為260元(yuan)/克，鈀金(jin)的市(shi)場(chang)價(jia)格為560無/克，銠(lao)的價(jia)格約為4300元(yuan)/g。這也(ye)就導致(zhi)了采(cai)用(yong)(yong)貴(gui)金(jin)屬催化(hua)劑的成(cheng)(cheng)本比較高(gao)。
2、使用不當容易導致催化劑中毒。催化劑中毒指的是催化劑所(suo)含的少量(liang)雜質，或是強(qiang)吸附（多為化(hua)(hua)學(xue)吸附）在活性(xing)中心上，或是與活性(xing)中心起化(hua)(hua)學(xue)作(zuo)用(yong)，變為別(bie)的物(wu)質，導致(zhi)催(cui)化(hua)(hua)劑失去活性(xing)的現象。如使(shi)用(yong)不(bu)當很容(rong)易導致(zhi)催(cui)化(hua)(hua)劑失活。
