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钯碳催化剂是什么 钯碳催化剂基本常识汇总

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1 钯的简介

    钯(Pd)属于第Ⅷ族元素,一般情况下,块状钯呈银白色,20℃下其密度约为12.02g/cm3,熔点为1550℃,沸点2900℃,延展性和可塑性很好[1]。

    钯(Pd)作为一种贵金属,主要用于催化、精密电阻等领域。一般尺寸的Pd金属是一种银白色的、较软的材料,具有良好的延展性和塑性,但在纳米级的尺寸下,其形貌和性能都发生了较大的变化,在高度分散和超微细尺寸下,钯及其分散体系一般呈现黑色,同时具有很大的比表面积。最引人瞩目的是Pd所具备的优异的吸氢性能,在室温和1个标准大气压下,钯金属可以吸收体积为其自身体积800多倍的氢气。当压力一定时,钯的吸氢能力随着温度的升高而下降。吸氢后,其晶格常数能够发生变化,体积明显变大,而且电导率等性质也随着吸氢量增加而减少[2]。优异的吸氢能力使钯能够广泛地应用于气体反应,特别是氢化或脱氢的反应,因此以钯为主要活性组分的催化剂是多种反应的首选催化剂。


2 钯碳催化剂的分类及用途

    钯碳(Pd/C)催化剂是将活性组分钯通过某种方式负载于载体活性炭上所制备的一种负载型催化剂。尽管Pd具有良好的催化性能,但是对于块状钯或海绵钯来说,其机械性能差,热稳定性差,且价格较为昂贵,不适合直接用于催化反应。因此人们利用具有一定机械强度的、较高比表面积的、适宜化学性质的载体对Pd进行支撑和分散,使上述问题得到了解决。活性炭因为其高比表面积、较好的热稳定性和机械强度,被广泛用作制备钯碳(Pd/C)催化剂的载体。Pd/C催化剂具有均相催化剂所不具有的一些优势,因而得到了广泛的研究和应用。

    Pd/C催化剂为黑色粉末状均匀颗粒,如图1所示。

Pd/C催化剂

图1:Pd/C催化剂为黑色粉末状均匀颗粒

    2.1 Pd/C催化剂分类

    以负载在活性炭上的Pd质量分数(载量)来进行分类,可将常见的Pd/C催化剂分为载量从 0.5wt%到 30wt%不等,其中,以 0.5%,1%,1.25%,3%,5%,10%[3-7]常见。

    2.2 Pd/C 催化剂用途

    由于钯具有的优良的催化性能,以及载体对Pd的稳固和分散,Pd/C催化剂在多个领域应用[8]。比如:烯类、炔类、酮类、腈类、亚胺类、叠氮化物等的氢化反应,以及环丙烷、苄酯衍生物、环氧化物、肼类以及卤化物等的氢解反应中获得了广泛的应用,这些反应涉及了石化、制药、染料、新能源等多个行业。Pd/C催化剂是加氢精制等催化反应过程的核心,Pd/C催化剂在各个领域尤其是化工合成领域中具有均相催化剂无法替代的价值,而且由于其载体相对容易获得,使得其应用范围很广。


3 钯碳催化剂的制备方法

    以钯为活性组分,活性炭为载体的催化剂仍然是最重要的催化剂之一。

    从冶金的角度来看,可以按照获得单质态金属的方法的不同,将他们分为:溶剂化金属法、化学还原法、生物还原法、超声纳米金属负载法、等离子直接还原法和微乳液法等。

    其中,化学还原法相对简单,成本较低,易于控制,是应用最为广泛的一类制备方法。化学还原法的制备过程主要分为活性组分引入和还原两个步骤。这两个步骤对制备的Pd/C催化剂性能均有重大影响。

    关于活性组分引入方法有很多,最常见的有离子交换法和浸渍法。

钯碳催化剂的回收工艺流程


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