[科普中國(guó)]-貴金屬添加量

貴金屬是指化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，產(chǎn)量較少，價(jià)格較高的金屬。例如金、銀、鉑、銥等。在化學(xué)催化過(guò)程中添加的貴金屬的含量稱(chēng)為貴金屬添加量。由于貴金屬的價(jià)格高昂，因而希望能在催化過(guò)程中能夠降低貴金屬得到添加量。

簡(jiǎn)介貴金屬催化劑是指能改變化學(xué)反應(yīng)速度而本身又不參與反應(yīng)最終產(chǎn)物的貴金屬材料。貴金屬顆粒表面易吸附反應(yīng)物，且強(qiáng)度適中，利于形成中間“活性化合物”，具有較高的催化活性，成為重要的催化劑材料。貴金屬催化劑在化工、生物催化以及環(huán)境保護(hù)等方面都有著廣泛地應(yīng)用。為了降低成本，需要不斷降低貴金屬在催化劑的添加量。

降低催化反應(yīng)中貴金屬添加量的方法改進(jìn)貴金屬催化劑制備方法制備貴金屬催化劑有多種方法，大致分為化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)方法包括溶膠凝膠法、沉積沉淀法、浸漬法、微乳液法、離子交換法、水解法、光化學(xué)還原法、化學(xué)蒸汽沉積法等；物理方法包括等離子體法、微波合成法、惰性氣體蒸發(fā)法、塊狀金屬的機(jī)械粉碎研磨法（球磨法）、超聲波粉碎、金屬電極間電弧放電產(chǎn)生金屬原子等。不同的制備方法對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)、活性組分的作用狀態(tài)和催化反應(yīng)性質(zhì)等產(chǎn)生較大的影響1。

選擇高效的載體載體對(duì)催化劑的催化活性有很大影響。許多過(guò)渡金屬氧化物、堿土金屬氧化物、活性炭以及分子篩都可以作為催化劑的載體。

改善貴金屬顆粒尺寸和比表面積納米催化劑顆粒尺寸小，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的比表面積，表面原子數(shù)及所占的比例迅速增大，粒子的比表面積逐漸增大，分散度升高，表面原子分?jǐn)?shù)逐漸增大。大的比表面積和表面原子分?jǐn)?shù)使得金屬粒子的粗糙度增加，即角、階和棱等缺陷數(shù)量增加，從而使金屬粒子的吸附性質(zhì)明顯有別于光滑表面的性質(zhì)。但也有研究表明，并不是顆粒的尺寸越小，催化反應(yīng)活性就越高。

貴金屬顆粒的價(jià)態(tài)貴金屬顆粒的價(jià)態(tài)會(huì)影響催化活性的重要因素，從而影響到貴金屬添加量。例如銀催化殺菌，有研究表明，不同價(jià)態(tài)的銀均具有殺菌效果，0價(jià)銀是一種良好的氧化反應(yīng)催化劑，正2價(jià)、正3價(jià)的銀具有比正1價(jià)銀更強(qiáng)的殺菌能力，而高價(jià)銀則還原勢(shì)較高。

相關(guān)研究低含量貴金屬鈣鈦礦結(jié)構(gòu)催化劑鈣鈦礦結(jié)構(gòu)催化劑（ABO3）是為了降低貴金屬的使用而提出的，其結(jié)構(gòu)如圖所示。A位是半徑較大的堿金屬、堿土金屬和稀土金屬離子，處于12個(gè)氧原子組成的十四面體的中央。B位是半徑較大的過(guò)渡金屬離子，處于6個(gè)氧原子組成的八面體的中央。ABO3型氧化物的催化活性強(qiáng)烈地依賴(lài)于B位陽(yáng)離子的性質(zhì)，A位離子主要通過(guò)控制活性組分B的原子價(jià)態(tài)和分散狀態(tài)而起穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和較好的熱穩(wěn)定性，是一類(lèi)被視為能夠替代傳統(tǒng)貴金屬控制汽車(chē)尾氣凈化催化劑的新型三效催化劑2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王寧 - 副教授 - 西南大學(xué)