Metallitukikatalyyttejä

Metallitukikatalyyttejä ovat katalyytit, joissa aktiivinen metallifaasi on hajautettu pienikokoisiksi nanopartikkeleiksi kiinteän tukimateriaalin pinnalle. Tukina käytetään yleisesti oksideja kuten Al2O3, SiO2, TiO2 ja CeO2 sekä hiili- ja zeoliinipohjia. Tukimateriaali lisää suurta pinta-alaa, parantaa dispersoitumista ja voi vaikuttaa elektronisilla ominaisuuksilla sekä reaktiomekanismiin metallin tukisidosten kautta (SMSI).

Valmistusmenetelmät ovat impregnointi, deposition-precipitation sekä kolloidinen syntetys, joihin liittyy kuivaus- ja calcinointiprosessit, usein seuraavana reduktiona metallin muodostamiseksi nanopartikkeleiksi. Näiden vaiheiden avulla voidaan kontrolloida partikokokoa sekä dispersion tasoa ja kestävyyskysymyksiä.

Yleisimmät metallit ovat Pt, Pd, Ni, Ru, Rh, Cu ja Au, tukirakenteina käytetään usein Al2O3, SiO2, TiO2, CeO2 sekä hiili- ja zeoliinipohjia. Metallin ja tuen välinen vuorovaikutus vaikuttaa aktiivisuuteen, kestävyyteen ja valittuun reaktiotuotteeseen.

Käytännössä metallitukikatalyyttejä sovelletaan hapetuksiin ja reduktioreaktioihin, reformointiin, kaasujen puhdistukseen sekä Fischer–Tropsch -reaktioihin ja muun muassa methanointiin. Edut ovat korkea dispersio ja mahdollisuus vähentää metallin käyttöä kustannustehokkuuden vuoksi; haasteita ovat sinteriöityminen, hiilikerrostumat sekä metallin liukeneminen. Tutkimus keskittyy metallin ja tuen vuorovaikutusten ymmärtämiseen sekä uusien tukien ja metallien kehittämiseen, jotta saavutetaan parempi kestävyys ja tehokkuus.