氧化鋁、活性炭和碳化硅催化劑載體優(yōu)缺點(diǎn)比較(一文總結(jié))

催化劑載體又名擔(dān)體，是負(fù)載型催化劑的組成之一。催化活性組分擔(dān)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(tǒng)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(yōu)點(diǎn)。但在一些苛刻的反應(yīng)條件下，例如高溫、高壓、原料中混有雜質(zhì)時(shí)，將導(dǎo)致催化劑的活性較低、壽命減短。

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

機(jī)械性能方面，碳化硅材料具有類似金剛石的四面體結(jié)構(gòu)單元，因而具有高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。氧化鋁、活性炭的不僅容易在運(yùn)輸過程中破碎，還可能被反應(yīng)過程中的熱沖擊、機(jī)械沖擊破壞。

化學(xué)穩(wěn)定性方面，氧化鋁、活性炭的化學(xué)性質(zhì)活潑，易于和活性成分發(fā)生相互作用，進(jìn)而影響催化劑的整體性能。碳化硅材料性能穩(wěn)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(wěn)定。

比表面積方面，氧化鋁比表面積大于200m²/g，常規(guī)活性炭比表面積300~1000m²/g，改良的超級(jí)活性炭更是達(dá)到2000m²/g以上。高比表面積及細(xì)孔結(jié)構(gòu)能保證載體表面均勻支載活性組分，為催化反應(yīng)提供場(chǎng)所。但是對(duì)于碳化硅而言，存在美中不足，這是因?yàn)楣I(yè)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(gè)途徑：實(shí)現(xiàn)高比表面積多孔SiC的制備和對(duì)現(xiàn)有低表面積SiC進(jìn)行表面碳化以獲得適合催化應(yīng)用的多孔表面C層。

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