Rautakatalyytit

Rautakatalyytit ovat katalyyttejä, joiden aktiivinen osa on rauta tai rautayhdisteet, kuten Fe, Fe2O3 tai Fe3O4. Ne ovat yleisiä ja edullisia, koska raudan raaka-aine on runsasta. Näitä katalyyttejä käytetään erityisesti korkean lämpötilan ja paineen reaktioissa. Teollisesti merkittävimpiä sovelluksia ovat ammoniakkin valmistus Haber-Bosch -prosessissa sekä Fischer-Tropsch-synteesi, joissa raudalla on keskeinen rooli syngasin muodostumisessa ja hiilivetyjen tuotannossa.

Rautakatalyyttejä valmistetaan usein tukemalla raudan tai sen oksidien hiukkasia tukiaineisiin kuten Al2O3, SiO2, TiO2 tai MgO. Tyypillisiä promoottoreita ovat kalium (K), alumiini ja kalsium (Ca), joiden lisäykset parantavat aktiivisuutta, valintaa ja kestävyyttä. Aktivaatio tapahtuu tavallisesti pelkistämällä ja/tai karburisoimalla, jolloin muodostuu Fe- ja Fe5C2-tyyppisiä fasisitteja, jotka ovat aktiivisia monissa reaktioissa.

Teollisesti merkittävimpiä rautakatalyyttejä käytetään ammoniakkin synteesissä Haber-Bosch -prosessissa sekä Fischer-Tropsch-synteesissä, joissa ne katalysoivat syngasin kautta hiilivetyketjujen muodostumista. Rautakatalyyttejä pidetään kustannustehokkaina vaihtoehtona erityisesti suurissa prosesseissa, joissa syöttöaineena on hiilimonoksidi ja vety.

Haasteita rautakatalyytteihin liittyy deaktivoituminen sinteringin, karbonisoinnin ja rikkien aiheuttaman myrkytyksen vuoksi. Tutkimus kohdistuu promoterien, tukien ja nanokokoisten hiukkasten stabiloinnin parantamiseen sekä kestävien ja valikoivien katalyyttien kehittämiseen, jotta prosessien energiatehokkuus ja tuottavuus paranisivat.