Catalizzatori metallici supportati e non supportati
Classificazione a seconda che i componenti attivi del catalizzatore siano caricati o meno sul supporto:
Catalizzatori metallici non supportati
Si riferisce ai catalizzatori metallici senza supporti, che possono essere suddivisi in due categorie: monometalli e leghe in base alla loro composizione. Di solito viene applicato sotto forma di metallo scheletrico, rete metallica, polvere metallica, particelle metalliche, trucioli metallici e pellicole di evaporazione metallica. Il catalizzatore metallico scheletrico è una lega di metallo cataliticamente attivo e alluminio o silicio, quindi dissolve l'alluminio o il silicio con una soluzione di idrossido di sodio per formare uno scheletro metallico. Il catalizzatore scheletrico più comunemente utilizzato nell'industria è il nichel scheletrico, inventato da M. Rainey degli Stati Uniti nel 1925, quindi è anche noto come nichel Rainey. I catalizzatori al nichel a matrice sono ampiamente utilizzati nelle reazioni di idrogenazione. Altri catalizzatori a spina dorsale includono cobalto a spina dorsale, rame a spina dorsale e ferro a spina dorsale. I tipici catalizzatori a rete metallica sono la rete di platino (vedere la figura) e la rete di lega platino-rodio, che vengono utilizzate nel processo di ammoniazione e ossidazione per produrre acido nitrico.
Catalizzatori metallici supportati
Il catalizzatore è supportato da componenti metallici su un supporto per migliorare la dispersione e la stabilità termica dei componenti metallici, in modo che il catalizzatore abbia una struttura dei pori, una forma e una resistenza meccanica adatte. La maggior parte dei catalizzatori metallici supportati viene preparata impregnando soluzioni di sali metallici su un supporto e riducendole dopo la conversione per precipitazione o la decomposizione termica. Una delle chiavi per la preparazione di catalizzatori metallici supportati è il controllo del trattamento termico e delle condizioni di riduzione (vedere Produzione di catalizzatori).
Catalizzatori monometallici e polimetallici
Classificazione in base al componente attivo del catalizzatore è uno o più elementi metallici:
Catalizzatori monometallici
Si riferisce a un catalizzatore con un solo componente metallico. Ad esempio, nel 1949, i catalizzatori di reforming al platino, che furono usati per la prima volta nell'industria, avevano il componente attivo di un singolo platino metallico supportato su η-allumina contenente fluoro o cloro.
Catalizzatori polimetallici
I componenti di un catalizzatore sono costituiti da due o più metalli. Ad esempio, catalizzatori di reforming bimetallici (multi-)metallici come platino-renio supportati su allumina contenente cloro. Hanno prestazioni superiori rispetto ai catalizzatori di reforming solo platino menzionati sopra, in cui una varietà di metalli supportati su un supporto può formare cluster metallici binari o multivariati, il che migliora notevolmente la dispersione effettiva dei componenti attivi. Il concetto di composti di cluster di atomi metallici è nato per la prima volta dai catalizzatori complessanti e, quando applicato a catalizzatori metallici solidi, si può considerare che ci siano anche diversi, dozzine o più atomi metallici raggruppati sulla superficie metallica. Dagli anni '70, sulla base di questo concetto, è stato proposto un modello del centro attivo dei cluster atomici metallici per spiegare il meccanismo di alcune reazioni. Nei catalizzatori polimetallici supportati e non supportati, se si forma una lega tra i componenti metallici, viene chiamata catalizzatore di lega. I catalizzatori di lega binaria sono più studiati e applicati, come rame-nichel, rame-palladio, palladio-argento, palladio-oro, platino-oro, platino-rame, platino-rodio, ecc. L'attività del catalizzatore può essere regolata regolando la composizione della lega. Ad esempio, dopo aver aggiunto una piccola quantità di rame al catalizzatore di nichel, la struttura superficiale originale del catalizzatore di nichel cambia a causa dell'arricchimento del rame sulla superficie, in modo che l'attività di idrocracking dell'etano venga rapidamente ridotta. I catalizzatori di lega sono utilizzati nell'idrogenazione, nella deidrogenazione, nell'ossidazione, ecc.