催化剂的性能参数之---催化选择性
来源:    发布时间: 2018-07-28 12:10   1435 次浏览   大小:  16px  14px  12px

催化选择性是催化剂性能的重要参数之一,催化选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率,选择性的度量一般为选择性因子σ(反应速率常数之比),催化选择性说明了主副反应进行程度的相对大小;主要包括反应的选择性、底物选择性和产物的选择性。


1)反应的选择性:反应物沿着某一途径进行的程度,与沿其他途径进行反应程度的比较,即为催化剂对于某一反应的选择性。如果两种物质A1A2的混合物,使用同一催化剂催化,分别生成产物B1B2,反应式(通常是竞争反应):

 



2)底物的选择性:对于一类催化底物发生反应而对其他底物不反应,其中很典型的一类是择形选择性,常见于分子筛、MOFCOFCMP等多孔催化剂,由于底物分子尺寸不一,催化位点在孔道中,底物分子尺寸过大,进入不了孔道之中,因此不能发生催化反应,实现对底物的选择性。



关于出现催化选择性的原因:1)由于反应机理不同导致选择性,不同催化剂对特定的反应体系有选择性,称为机理选择性。如乙醇在氧化物催化剂上的脱水和脱氢:




2)催化剂因催化剂结构不同导致的选择性,称为扩散选择性,当反应物在催化剂孔内扩散过程为速控步骤时,可实现择形选择性。





3)热力学的原因,称为热力学选择性。如:乙烯与乙炔的选择性加氢,乙烯的加氢速度大于乙炔,但当乙烯与乙炔共同存在时,乙烯的加氢速度慢于乙炔,主要由于乙炔在活性中心的吸附作用,在热力学上优于乙烯,使乙烯在反应条件下完全不能吸附,从而实现了对乙炔较好的底物选择性。



  对任何一种工业催化剂来说,都要具有最高的选择性,催化活性与选择性不能同时实现时,常常以牺牲活性来换取选择性;由此可知选择性的重要性。例如,在乙烯聚合反应中,如果原料乙烯中含有微量乙炔(如10 ppm),那么所得聚合物中就会含有少量三键,生成有色的杂质聚合物,使产品质量明显下降。除去乙炔的最好方法就是把活性的三键进行选择加氢,但是在一般情况下加氢时,往往会有部分乙烯的双键也被氢化,所以要把三键加氢,而同时又不涉及双键,那就需要用高选择性的催化剂。目前,工业上已有一种这样的催化剂—Pd/Al2O3,可以取代常用的铂(Pt)和镍(Ni)催化剂,而且Pd的价格仅是Pt价格的四分之一,解决了从乙烯中除去杂质乙炔的问题。