järnkatalysator

Järnkatalysator, ofta kallad järnbaserad katalysator, är en katalysator vars aktiva komponent är järn eller järnrelaterade föreningar. Den används för att öka reaktionshastigheten utan att själv förbrukas. Järnkatalysatorer kan vara i form av metallisk järn, järnoxider eller järnkarbider, ofta stödda på en yta av alumina, silica eller kol och förstärkta med små mängder tillsatser (promotorer) som kalium, titan eller vanadin.

Järnets mångfaldiga oxidationstillstånd (Fe0, Fe2+, Fe3+) bildar aktiva ytor för olika bondningar och brytningar; önskvärda är hög yta, små partiklar och stabila dekadens. Promotorer ökar aktiviteten och selektiviteten samt motståndet mot deaktivering.

Viktiga industriella exempel är järnkatalysatorer i Haber-Bosch-processen för syntesen av ammoniak: N2 och H2 omvandlas till NH3 vid höga temperaturer och tryck med en promotoriserad järnkatalysator på en bärare. Järnkatalysatorer används också i Fischer–Tropsch-syntesen för att omvandla kolmonoxid och vätgas till längre kolväten.

Fördelar inkluderar låga kostnader och utbredd tillgång till järn samt god hållbarhet vid höga temperaturer och tryck. Begränsningar inkluderar gradvis deaktivering genom kolavlagringar, svaveltoxicitet och behovet av promotorer och särskilda bärare.

Historiskt utvecklades järnkatalysatorn under början av 1900-talet av Fritz Haber och Carl Bosch, och har sedan dess blivit en grundpelare i modern industriell kemi.