催化剂载体

[拼音]：cuihuaji zaiti

[外文]：catalyst carrier

又称担体（support），是负载型催化剂的组成之一。催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。多数载体是催化剂工业中的产品，常用的有氧化铝载体、硅胶载体、活性炭载体及某些天然产物如浮石、硅藻土等。常用“活性组分名称-载体名称”来表明负载型催化剂的组成，如加氢用的镍-氧化铝催化剂、氧化用的氧化钒-硅藻土催化剂。

作用

载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求；载体可使活性组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量活性组分的催化效率。如将铂负载于活性炭上（图1，黑点为铂粒，淡色块状区为活性炭）。若用分子筛为载体，铂可达到接近于原子级的分散度。载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，提高催化剂的耐热性。对于某些强放热反应，载体使催化剂中的活性组分稀释，以满足热平衡要求;良好热导率的载体，如金属、碳化硅等，有助于移去反应热，避免催化剂表面局部过热。载体又可将某些原来用于均相反应中的催化剂负载于固体载体上制成固体催化剂，如磷酸吸附在硅藻土中制成的固体酸催化剂，酶负载在载体上制成的固定化酶。

本身无催化活性的载体称惰性载体。但有些载体也表现出催化活性，称活性载体，如烃类催化重整所用的铂-氧化铝催化剂，铂是具有加氢和脱氢的功能的活性组分，氧化铝是具有异构化功能的活性组分，两者组合成为双功能催化剂。在某些负载型的金属催化剂中，载体还可影响金属的催化性质，称载体－金属间强相互作用。

分类

载体种类繁多（见表），可分为高比表面积载体和低比表面积载体。前者的比表面积每克可达几十至几千平方米，如活性炭可高达2000m2；而α-Al2O3、SiC可小于1m2。对于比活性低的催化活性组分常选用高比表面积载体以提高活性组分的分散度。当催化活性组分的比活性很高时，为了控制强放热反应系统中的热平衡，有时要选低比表面积载体，以约束催化剂的活性。载体的孔隙构造可分为无孔隙型、多孔隙型，后者又有粗孔、细孔之分。孔径细小的多孔载体，其孔隙内部有巨大的表面积，有利于制成高活性催化剂，但细孔不利于反应物与产物分子的扩散，将造成内扩散效应。多数载体的孔隙构造甚为复杂，如硅藻土载体。电子显微镜照片表明，粒子中主要是粗大的孔隙，但亦有一些较细小的孔隙（图2，白色环形区域中的阴影即为孔隙）。选用已成型的载体制造催化剂时，催化剂的形状由载体的形状决定，因此，为了满足反应工程特性的要求，应选用适合造型的载体。常用的载体外形有粉末状、球状、微球状、条状、锭状、环状等，也有某些如三叶状、轮辐状、蜂窝状等异型载体。