Катализаторы из драгоценных металлов для очистки газов

Введение

Катализаторы на основе драгоценных металлов широко используются в процессах газоочистки благодаря их высокой селективности, активности и стабильности. Эти катализаторы особенно полезны в тех случаях, когда газовый поток содержит примеси, которые трудно удалить другими способами. В этой статье мы рассмотрим катализаторы из драгоценных металлов, используемые для очистки газов. Надеемся, что после прочтения вы сможете получить более полное представление о преимуществах и сферах применения катализаторов из драгоценных металлов.

Катализаторы из драгоценных металлов и их преимущества

Катализаторы из драгоценных металлов изготавливаются из золота, серебра, платины, рутения, палладия, родия и других благородных металлов, которые имеют широкий спектр применения. Не изменяясь сами, они облегчают химические реакции, снижая энергию активации, необходимую для протекания реакции, что позволяет проводить реакции при более низких температурах и давлениях, чем это было бы необходимо без катализатора. Это повышает эффективность реакции и снижает потребление энергии, что приводит к снижению затрат и уменьшению воздействия на окружающую среду.

Рисунок 1. Катализаторы из драгоценных металлов

Катализаторы из драгоценных металлов для очистки газа

Продолжим разговор о применении катализаторов из драгоценных металлов для очистки газов в различных отраслях промышленности.

• Автомобильный сектор: Катализаторы из драгоценных металлов используются для удаления вредных загрязняющих веществ из выхлопных газов автомобилей. А именно, каталитические нейтрализаторы используют комбинацию платины, палладия и родия для преобразования оксидов азота, монооксида углерода и несгоревших углеводородов в менее вредные соединения, такие как азот, диоксид углерода и вода. Эти катализаторы работают, способствуя химическим реакциям между загрязняющими веществами и кислородом при высоких температурах, обычно от 200 до 600 градусов Цельсия.
• Полупроводниковая промышленность: В полупроводниковой промышленности высокочистые газы, такие как силан, аммиак и азот, используются в различных процессах создания микрочипов. Эти газы не должны содержать примесей, чтобы обеспечить целостность и надежность микрочипов. Катализаторы из драгоценных металлов играют важную роль в очистке этих газов высокой чистоты. Например, при производстве кремниевых слоев для микрочипов газ силан нагревается и очищается с помощью катализаторов на основе платины. В ходе этого процесса катализатор из драгоценного металла способствует реакциям, которые удаляют примеси, включая углеводороды и галогены, которые в противном случае могли бы повредить микрочип.
• Экологическая промышленность: В экологической отрасли цель использования катализаторов из драгоценных металлов - снизить воздействие производственных процессов на качество воздуха и окружающую среду. Промышленные процессы могут выбрасывать в атмосферу целый ряд токсичных газов, включая оксиды азота, оксиды серы и летучие органические соединения (ЛОС). Эти загрязняющие вещества могут способствовать образованию смога, кислотных дождей и других вредных экологических последствий. Катализаторы из драгоценных металлов часто используются в процессах очистки промышленных сточных газов для удаления этих загрязняющих веществ до того, как газы попадут в окружающую среду.
• Другие отрасли промышленности: Катализаторы из драгоценных металлов также используются для очистки промышленных газов, таких как водород, аммиак и метан. Например, очистка водорода - важный процесс в производстве высокочистого водородного газа для топливных элементов. Платина обычно используется в качестве катализатора в системах очистки водорода благодаря своей высокой реакционной способности и селективности.

Рисунок 2. Каталитический конвертер для автомобильной выхлопной системы

Другие области применения катализаторов из драгоценных металлов

• Синтез аммиака - еще один важный промышленный процесс, в котором используются катализаторы из драгоценных металлов. В этом процессе азот и водород реагируют в присутствии катализатора с получением аммиака, который используется в качестве удобрения и в производстве различных химических веществ. Традиционно для синтеза аммиака использовались катализаторы на основе железа, однако катализаторы на основе драгоценных металлов, таких как рутений и осмий, изучаются в качестве альтернативы благодаря их более высокой селективности и стабильности.
• Помимо использования в газоочистке, катализаторы на основе драгоценных металлов имеют и ряд других применений. Например, катализаторы на основе платины используются в производстве силиконового каучука, а палладиевые катализаторы применяются в производстве фармацевтических препаратов.

Минусы и плюсы катализаторов из драгоценных металлов

Одним из основных преимуществ использования катализаторов из драгоценных металлов является их высокая эффективность, что позволяет использовать реакторы меньшего размера и снижать энергопотребление.

Кроме того, катализаторы из драгоценных металлов обладают высокой селективностью, что означает, что они могут быть разработаны для борьбы с конкретными загрязняющими веществами, не затрагивая другие компоненты газового потока. Например, платиновые катализаторы используются в автомобильных каталитических нейтрализаторах для преобразования вредных выхлопных газов , таких как монооксид углерода, оксиды азота и несгоревшие углеводороды, в менее вредные соединения, такие как диоксид углерода, азот и вода. Аналогичным образом, палладиевые катализаторы могут способствовать селективному гидрированию ненасыщенных связей в органических молекулах, не затрагивая другие функциональные группы.

Однако высокая стоимость драгоценных металлов является основным препятствием для широкого распространения этих катализаторов. В настоящее время исследователи изучают способы снижения стоимости катализаторов из драгоценных металлов путем разработки новых конструкций катализаторов и использования более дешевых металлов в качестве сокатализаторов.

Похожие статьи: Преимущества катализаторов из драгоценных металлов

Заключение

Одним словом, катализаторы из драгоценных металлов являются важнейшими компонентами многих процессов газоочистки. Их высокая эффективность, селективность и стабильность делают их идеальными для применения в тех случаях, когда другие методы очистки неэффективны. Несмотря на их высокую стоимость, продолжение исследований и разработок в этой области, вероятно, приведет к дальнейшему внедрению катализаторов на основе драгоценных металлов в широкий спектр промышленных приложений.

Stanford Advanced Materials (SAM) является надежным поставщиком различных высококачественных катализаторов из драгоценных металлов по разумным ценам. Это палладиевые катализаторы, иридиевые катализаторы, рутениевые катализаторы и т.д. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите нашу домашнюю страницу.