為使催化劑或催化劑載體能發(fā)揮正常的效能需要對(duì)它們的物性加以重視,這些性質(zhì)都是彼此相關(guān)的,因此在設(shè)計(jì)催化劑時(shí),為使其他方面最佳化,有時(shí)需降低對(duì)某一方面的要求。在制備催化劑時(shí),為使它的性能在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件下達(dá)到最優(yōu)化,往往需要在綜合平衡的情況下來(lái)確定它的某種物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)。催化劑載體一般必須控制的物理性質(zhì)包括:強(qiáng)度,堆密度、孔容、孔分布、孔徑、粒度和顆粒形狀。
碳化硅用作催化劑載體的必要性分析
碳化硅因其良好的性能得到許多的應(yīng)用,目前,對(duì)碳化硅作為催化劑載體的研究也一直在進(jìn)行。因?yàn)槠渚哂蟹浅:玫幕瘜W(xué)穩(wěn)定性、高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度,以及良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能,基于上述性質(zhì),碳化硅由于具有獨(dú)特的電子學(xué)特性,作為一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料,還被用于短波長(zhǎng)光電器件和高溫、抗輻射以及高頻大功率器件等,但是在化學(xué)領(lǐng)域,碳化硅的應(yīng)用卻很少,另一方面,我們知道大約90%的化工過(guò)程都要利用到催化劑,作為催化劑載體,其中大多數(shù)為多相催化劑過(guò)程,而這些催化過(guò)程往往都是在高溫、高壓下進(jìn)行的,有些還是在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中完成的。因此,化學(xué)穩(wěn)定好的材料,如氧化鋁、氧化硅以及分子篩等多相催化中具有特殊的應(yīng)用。
碳化硅除了穩(wěn)定性好以外,還具有導(dǎo)熱性好的特點(diǎn),后者在催化反應(yīng)過(guò)程中可以有效地傳遞反應(yīng)熱,因此碳化硅尤其適合作為催化劑載體,碳化硅良好的化學(xué)穩(wěn)定性,有利于保持催化劑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,從而延長(zhǎng)催化劑壽命;高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度,有利于提高催化劑的強(qiáng)度和耐磨損性能;良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能,有利于催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的熱傳遞以及催化劑活性組分與載體間的電子傳遞,然而,工業(yè)生產(chǎn)中還沒(méi)有以碳化硅為載體的催化劑,主要是市場(chǎng)上可得到的碳化硅的比表面積都很低,難以滿足催化劑載體材料的要求,因此如何制備能用作催化劑載體的高比表面積碳化硅,已經(jīng)引起大家的關(guān)注。
在碳熱還原過(guò)程中產(chǎn)生的碳化硅,其顆粒結(jié)構(gòu)和形貌很大程度上取決于原始反應(yīng)物碳顆粒的結(jié)構(gòu)和形貌。因此人們?cè)谥苽涓弑缺砻娣e碳化硅時(shí),首先想到的肯定是碳熱還原的方法來(lái)轉(zhuǎn)化成多孔碳化硅?,F(xiàn)在,碳化硅用作催化劑載體的也是有可能的,而碳化硅在三種情況下是可以取代常規(guī)的氧化物載體的:
(1)高溫反應(yīng)
(2)強(qiáng)放熱反應(yīng)
(3)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿,或其它苛刻條件下的催化劑分離過(guò)程。
我們其實(shí)能想象得到,作為催化劑載體來(lái)說(shuō),人們也已經(jīng)開(kāi)始逐步意識(shí)到碳化硅它的優(yōu)越性以及它所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì),也相信它未來(lái)的發(fā)展前景。
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