钯催化剂

元素钯在元素周期表中属于第10族

ⅧB铂族金属，原子序数46，稳定同位素有102，104，105，106，108，110。密度（20℃）12.02g/cm,熔点1555℃，沸点2964℃，氧化态有 2、 3、 4价。银白色带有光泽金属，具有延展性，可压延成薄片，耐腐蚀，能溶于氧化性的酸，例如浓硝酸和发烟硫酸，以及熔融的碱中。钯吸收和透过氢气的能力极强，常温下能吸收350~850相当于本身体积的氢气。240℃时1mm厚，1cm大的钯片每秒钟可透过42.3mm的氢气。由于金属钯这些特殊的性能，因此非常适用于制造加氢和脱氢反应用催化剂。

钯催化剂一般都是通过浸渍的方法将活性组分钯及各种助催化剂活性组分载在载体上。浸渍法是制造载体催化剂最有效和简单常用方法，一般的制造程序是将活性组分的一种可溶性盐，按比例配制成浸渍液，将选择好的一定量载体放入浸渍液中，待吸附饱和后，将负载的载体进行干燥、焙烧、活化等步骤制成催化剂。这种方法虽然简单，但整个制作过程，包括载体种类和性能、不同活性组分品种和负载量，以及浸渍方式、干燥、焙烧、活化条件，方式，次序等都会影响成品催化剂的性能。研究者只有在催化剂理论，实践经验的指导下，通过实际物料不同条件下的反复试验，各种现代化检测分析仪器对催化剂结构、性能等的分析测定等研究，才能评选出一种性能优越的钯催化剂品种。

浸渍法制成的钯催化剂，负载到载体上的是钯的盐，而具有催化活性的是金属钯。将钯盐转变成金属钯的过程称为钯催化剂的活化过程，一般是在氢气流下高温焙烧，将钯盐转变成氧化物，再转变成具有催化活性的多孔、均匀、微粒的金属钯。

钯催化剂虽然具有活性高、选择性好的性能，但是硫化物、砷化物、一氧化碳、等杂质，以及副反应生成的各种重组分、焦质等会使钯催化剂中毒，活性和选择性下降，直到没有催化活性，这种过程称为失活过程。为了保持钯催化剂的高活性，就需要在原料中减少或除去这些有害物。但在钯催化剂的使用过程中也会有因催化剂本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降，这就需要对失活的催化剂进行再生活化，活化的方法类似于制造过程的焙烧和活化。重新恢复活性的钯催化剂可以重新进行使用，直到完全失去活性，不能再生。这个使用过程就是催化剂的寿命，钯催化剂是长寿催化剂，可以经受多次再生活化，寿命可到数年。失活的钯催化剂一般要对金属钯进行回收，回收的方法是用硝酸将废催化剂上的钯溶解成硝酸钯，然后再通过各种净化提纯步骤，氢气还原成金属钯，再用作新的钯催化剂的制造。

钯催化剂的种类很多，简单地可分为有载体的钯催化剂和无载体催化剂，在实际应用中，基本上都是有载体的钯催化剂，这些载体主要有各种氧化铝、沸石、碳载体等，在化工过程中主要应用在各种加氢还原过程。既有全加氢，也有选择加氢，既有气相过程、也有液相过程。这些典型的过程有：醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烃、杂环化物中不饱和键的加氢饱和，加氢还原反应。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯馏分中炔烃、二烯烃的选择加氢脱除。采用含千分之几钯含量的氧化铝载体催化剂。反应条件一般在50~150℃，压力0.5~3MPa，气相或液相进行。又如醋酸或醋酸乙酯加氢生产乙醇，顺丁烯二酸酐加氢生产丁二酸，进一步加氢生产丁二醇。糠醛加氢脱羰基生产呋喃，进一步加氢生产四氢呋喃。一般采用含钯量在百分之几的钯含量的碳载体催化剂，成功地实现了大规模工业化生产。反应条件最为苛刻的是对苯二甲酸中微量对羧基苯甲醛的脱除。对二甲苯氧化生产对苯二甲酸中含有0.1~0.5%的对羧基苯甲醛，后者的存在，影响聚酯的质量，必需去除至25ppm以下，采用含钯6%的钯—碳催化剂，在10MPa及200~300℃高温，对对苯二甲酸水溶液条件下进行加氢反应，实现了对苯二甲酸的精制。