氧化鋁、活性炭和碳化硅催化劑載體優缺點比較(一文總結)

催化劑載體又名擔體，是負載型催化劑的組成之一。催化活性組分擔載在載體表面上，載體主要用于支持活性組分，使催化劑具有特定的物理性狀，而載體本身一般并不具有催化活性。

傳統的催化劑載體如氧化鋁、氧化硅等氧化物，活性炭，碳化硅等，具有制備簡單，原料易于獲取，高比面積等優點。但在一些苛刻的反應條件下，例如高溫、高壓、原料中混有雜質時，將導致催化劑的活性較低、壽命減短。

導熱性方面，傳統氧化物催化劑載體如氧化鋁、二氧化硅的導熱性都比較差，氧化鋁的導熱率26~40W/(m·K)，二氧化硅的導熱率僅有7.6W/(m·K)，而碳化硅的導熱率高達100~200W/(m·K)。在強放熱反應中，載體的導熱性過差將導致反應物的熱量難以傳遞出去，形成“熱點”，導致其本身的比表面積下降甚至催化劑活性成分燒結等問題。

機械性能方面，碳化硅材料具有類似金剛石的四面體結構單元，因而具有高的機械強度和硬度。氧化鋁、活性炭的不僅容易在運輸過程中破碎，還可能被反應過程中的熱沖擊、機械沖擊破壞。

化學穩定性方面，氧化鋁、活性炭的化學性質活潑，易于和活性成分發生相互作用，進而影響催化劑的整體性能。碳化硅材料性能穩定，耐酸耐腐蝕，例如，高比表面積的SiC即使在氫氟酸或5mol/L的硝酸中仍能保持穩定。

比表面積方面，氧化鋁比表面積大于200m²/g，常規活性炭比表面積300~1000m²/g，改良的超級活性炭更是達到2000m²/g以上。高比表面積及細孔結構能保證載體表面均勻支載活性組分，為催化反應提供場所。但是對于碳化硅而言，存在美中不足，這是因為工業上通常采用Acheson法制備SiC材料，即將粉狀的C和SiO₂混合，加熱到2000℃以上通過碳還原法得到SiC。該方法制備的SiC為α-SiC，比表面積在0.1~1m²/g，并不適合作為催化劑載體。為了解決比表面積低的問題，目前主要有兩個途徑：實現高比表面積多孔SiC的制備和對現有低表面積SiC進行表面碳化以獲得適合催化應用的多孔表面C層。

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