金属氧化物催化剂

以金属氧化物为主要催化活性组分的催化剂。

简介

在工业上用得最多的是过渡金属氧化物，它们广泛用于氧化还原型机理的催化反应；主族元素的氧化物多数用于酸碱型机理的催化反应(见固体酸催化剂)，包括氧化、脱氢、加氢、氧化脱氢、氨化氧化、氧氯化等反应（见表）。过渡金属氧化物催化剂发展较迟。1913年五氧化二钒用于硫酸工业，作为二氧化硫氧化成三氧化硫的催化剂；1916年钒催化剂又用于萘[nài]氧化制邻苯二甲酸酐；20年代初，锌-铬氧化物用于合成气生产甲醇；60年代，随着石油化学工业的发展，特别是1960年用钼[mù]-铋氧化物为催化剂，将丙烯氨化氧化为丙烯腈成功以后，无论在催化剂品种方面和基础理论研究方面，促使氧化物催化剂得到了很大的发展。

过渡金属氧化物催化剂，一般为非化学计量化合物，存在着负离子或正离子缺位，形成特定的活性中心；分子结构中的某些金属－氧键的强度往往不同于正常化合物，能通过电子转移的机理而使反应物活化。在金属氧化物催化的氧化反应中有多种活化的过渡态氧生成，如O娱、O、O，它们表现出不同的反应活性，可分两种作用机理，即吸附氧作用机理和晶格氧作用机理。前者是借助因吸附而活化的过渡态氧与被氧化物的作用；后者以氧化物催化剂中的晶格氧与被氧化物发生作用而自身被还原，还原状态的氧化物催化剂再从催化剂表面气相中夺取氧而再被氧化，形成催化循环。从组成上可分为单一氧化物或混合氧化物催化剂，后者存在几种形式：①生成复合氧化物，如尖晶石、重晶石、含氧酸盐-杂多酸等;②形成固溶体，如氧化铁-氧化铬、氧化钒-氧化磷等；③相互分开的混合物，通过协同效应产生催化作用。有些催化剂虽然在催化剂生产厂出厂时是以氧化物的形态提供，但经用户活化处理后，或在使用过程中，会转变或部分转变为金属态。在氧化物催化剂中，多含有催化剂载体，如氧化铝载体、硅胶载体等。