硅胶催化剂载体

    硅胶的主要成分为二氧化硅, 其分子式通常表示为 SiO₂·nH₂O,是一种有着复杂孔结构的物质。硅胶由于其多孔性以及广阔的孔径分布范围, 加之表面覆盖有大量的硅烷醇基，用途广泛，例如用作吸附剂、干燥剂，色谱填料，催化剂载体等。本文主要介绍硅胶在催化剂方面的一些应用知识。

    硅胶结构中,水以羟基形式和硅原子相连形成硅烷醇基，覆盖于硅胶表面,酸性较弱,兼具选择性与稳定性,对某些反应有催化作用,主要用于有机合成反应,如环氧乙烷异构化生成乙醛。用作催化剂的硅胶, 对其颗粒的大小、形状、孔结构及在反应器中的堆积方式都有一定的要求，硅胶颗粒大小不同所提供的催化活性外表面不同,而孔结构决定了内部孔壁所提供的催化活性内表面,高孔隙率的硅胶可提供大量的内表面,选用孔径较大的硅胶使反应物分子易于进出。如三聚氰胺在用尿素常压气相催化合成法生产时,以氨气为载气,以粗孔球形硅胶为催化剂,采用流化反应床。

    硅胶在催化剂方面更多的是用于做载体，无定型硅胶与球型硅胶都可做催化剂载体，同时极高的纯度也可以防止杂质造成的催化剂中毒。催化剂主要由活性物质、助催化剂和载体组成。载体是催化剂的重要组成部分。载体是催化剂活性组分的分散剂、粘合剂及支承物。硅胶恰具备催化剂载体所应有的各种特性。活性组分需具有足够的表面积。硅胶的分散作用可以使活性组分分散到一定分散度并保持其稳定。其次有稳定剂作用，硅胶化学性质稳定，热稳定性好、比表面积高,可增加散热面积,利于传热过程。硅胶的支承作用，可以利用载体赋于固体催化剂以一定的形状和大小。载体具有一定力学强度是十分必要的。硅胶有稳定的结构,强度好,活性组分可以分布在硅胶内孔中。对于高活性的组分,还可起到稀释作用,降低催化剂的活性,以保证热平衡,并节省活性组分量,降低成本。

    随着石油及石油化学工业的发展，硅胶用作催化剂载体已日益得到人们的重视，硅胶具有如耐酸性，耐热性，较高的耐磨强度等。同时由于新产品新工艺的不断发展对载体要求也越越高。催化剂活性组分负载在硅胶上的方法有浸渍法，离子交换法，用SiO₂水凝胶的捏和法，用硅溶液的共凝胶法。

    硅胶在石油化工用作催化剂载体的应用很广。如烯烃水合催化剂载体，加氢催化剂载体，烯烃氧化催化剂载体，烯烃聚合负载型高效催化剂载体，烯烃氨氧化催化剂载体。

    我们都知道，固体催化剂是有机化学反应和石油化工应用较为广泛和重要的催化剂。这类硅胶载体用于催化剂制备上,可以增加有效表面积和孔结构，这两方面是影响催化活性和选择性的重要因素。选用合适的载体和制备方式,获得有效表面积及适宜的孔结构,使活性组分有较大的暴露表面,促使微粒分散强化,从而提高本身表面积小的活性组分的催化活性。固定床或流化床用催化剂,都要求催化剂具有一定的力学强度。一些催化氧化反应放热,因此要求催化剂载体具有高度热稳定性及耐磨强度，可以选择比表面积较小,或孔隙率比较大的硅胶作载体,就能满足反应的要求。还可对硅胶其进行改性,引入某些金属杂原子前驱体化合物,增大了其比表面积,从而提高了材料的耐热性能和热稳定性。硅胶由于金属离子的掺杂,形成了Me-O-Si,增强了硅胶表面的酸性活性中心数目及酸性强度，从而使催化剂具有特定的选择催化活性。金属掺杂的介孔硅胶的诸多优越性,使它具有广阔的应用前景。