katalysatorstøtte

Katalysatorstøtte er et fast materiale som bærer de aktive katalysatorpartiklene i heterogen katalyse. Støtten gir høy spesifikk overflate og et porøst nettverk som gjør det mulig å spre de aktive komponentene godt og motstå temperaturbelastning. Interaksjoner mellom støtten og de aktive partiklene, ofte kalt metal-støttemateriale interaksjoner, kan påvirke katalyseaktivitet og stabilitet samt motstand mot sintring.

Vanlige støttematerialer inkluderer oksider som alumina (Al2O3), silica (SiO2) og titania (TiO2), samt ceria (CeO2). Disse støttene finnes i ulike porøsitetsklasser, fra mikroporøse til mesoporøse strukturer som MCM-41 og SBA-15. Karbonbaserte støtter, som aktivt kull og karbonbaserte materialer, brukes også, særlig i oksidasjon og hydrogenering. Zeolitter kan også fungere som støttematerialer i spesialiserte systemer.

Egenskaper som teller er spesifikt overflateareal, porestruktur og fordeling, termisk stabilitet og kjemisk inerthet i de aktuelle reaksjonsmiljøene. Sinteringsmotstand og god dispersion av aktive metaller er viktige mål. MSI-effekter kan gi forbedret aktivering av gassarter eller endre selektivitet ved å modifisere elektronisk struktur og syre-/baseegenskaper på støttematerialet.

Tilberedning og valg av støttemateriale skjer gjennom impregnering av den aktive fasen, eller syntese av støttematerialet med integrert aktivitet. Vanlige metoder inkluderer impregnering, co-impregnering og avsetning, etterfulgt av varmebehandling for å stabilisere partikler og forbedre dispersion. Overflatebehandling og doping av støtten kan justere syre-/baseegenskaper og MSI.

Bruksområder omfatter bilkatalysatorer (for eksempel platina- og platina-rhodiumkatalysatorer på Al2O3/CeO2-støtter), hydrobehandling og oksidasjon av organisk materiale, samt elektrokatalyse og brenselceller. Utfordringer inkluderer sintring ved høye temperaturer, koking og lekkasje av metaller under krevende forhold, samt bærekraft og kostnader ved bruk av edle metaller.