Oksidasjonskatalysator

Oksidasjonskatalysator er et fast stoff som fremskynder oksidasjonsreaksjoner ved å tilby en aktiv overflate der gass- eller væskedeltakere adsorberes og reagerer. På overflaten skjer redoks-sykluser hvor oksygenaktivering og migrasjon av oksygenarter bidrar til omdannelsen av reaktanter som CO og hydrokarboner til CO2 og H2O. Mekanismer som Mars-van Krevelen beskriver hvordan lattice-oksigen deltar i reaksjonen og deretter replenisheres fra omgivelsene.

Materialer og konstruksjon

Vanlige oksidasjonskatalysatorer består av edelmetaller som platina (Pt), palladium (Pd) og rhodium (Rh) på støttematerialer som γ-alumina, silica eller titania, ofte tilsatt ceria (CeO2) for bedre oksygenlagring og -frigjøring. Slike kombinasjoner gir høy aktivitet og stabilitet under varmesjokk. I tillegg finnes ikke-edelmetallbaserte alternativer basert på kobber-, mangan- eller andre oksider som kan være kostnadseffektive i utvalgte prosesser.

Anvendelser

I bilindustrien brukes oksidasjonskatalysatorer for å omdanne CO og uforbrente hydrokarboner til CO2 og H2O i eksosgass, ofte som del av treveis-katalysatorer som også håndterer NOx i kombinasjon med reduksjonsreaksjoner. Industrielt er oksidasjonskatalysatorer sentrale i prosesser som oksidasjon av SO2 til SO3 i kontaktprosessen (vanadiumvoks) og i selektiv oksidasjon av hydrokarboner til verdifulle produkter som ethyl­enoksid og propyloksid ved hjelp av spesial-katalysatorer.

Holdbarhet og utfordringer

Katalysatorer kan bli deaktivert av forurensninger som svovel- og klorforbindelser, eller ved sintring ved høye temperaturer og mekanisk slitasje. Regulering av driftsforhold, avfallsbehandling og regenerering er viktig for å opprettholde aktivitet og levetid.

Se også: katalyse, redoks-katalyse, miljøkatalyse.