固体催化剂组成及运用，单组元与多组元催化剂比较

固体催化剂在工业催化过程中使用得最普遍。固体催化剂的组成从成分上可分为单组元和多组元两类，而多组元催化剂在工业上使用较多。多组元催化剂是指催化剂由多种物质组成，根据这些物质在催化剂中的作用可分为主催化剂、共催化剂助催化剂和载体。

1.主催化剂

主催化剂又称为活性组分，它是多元催化剂的主体，是固体催化剂必备的组分例如，在加氨催化降解烟气中的氮氧化物时所使用的V₂O₅/TiO₂催化剂中，V₂O₅为主催化剂，是降解NO_X的主要物质。催化剂活性组分的价态、晶粒度及其分布情况对催化剂的活性均有一定的影响。活性组分的含量并非越高越好，通常有一个最佳含量。其最佳含量与所催化的具体反应助剂和种类及数量、载体的品种及形态等有关，也与催化剂的制备方法与条件控制有关。

2.助催化剂

助催化剂是固体催化剂中的少量物质，这种物质本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂的效能，包括催化剂活性、选择性和稳定性等。例如，燃煤烟气脱硝工程中所使用的V₂O₅-MoO₃（WO₃）/TiO₂催化剂中，加入少量的MoO₃（或WO₃），可增加主催化剂的稳定性，延长催化剂的寿命。由于操作温度为300～400℃主催化剂中的微晶容易被烧结，而导致催化活性下降。加入MoO₃（或WO₃）还可阻止或减缓微晶的增长速度，从而保证长时间的催化效果。

助剂可以是单质，也可以是化合物。助剂的种类、用量和加入方法不同得到的效果也不一样。助剂所产生的作用是多方面的，加入助剂后，催化剂在化学组成、离子形态、酸碱性、晶体结构、表面结构、孔结构、机械强度和活性组分分散状态等方面可能发生变化，因此这些条件可能会影响催化剂的活性、选择性和寿命等。就具体的某一种催化剂而言，往往不只含有一种助剂，有时同时含有两种或数种不同的助催化剂。即使使用同一种物质作助剂，在不同催化剂中所起的作用也不相同助剂通常分为结构稳定性助剂、选择性助剂、电子型助剂和调变型助剂等。(www.xing528.com)

3.载体

载体主要对催化剂活性组分和催化助剂起机械承载作用，并可增加有效的催化反应表面积和提供合适的孔结构，通常能显著地改善催化剂的活性与选择性，提高催化剂的抗磨蚀性、抗冲击和受压的机械强度，增强催化剂的热稳定性和抗毒能力减少催化剂活性组分的用量，降低催化剂的制备成本，并使催化剂具备适宜的形状和颗粒。有的载体还具有少量的催化活性，如Al₂O₃·SiO₅载体能提供酸碱中心。

载体和催化助剂所起的作用在有些情况下不易严格区分，一般来说助剂用量很少，载体用量很多。

活性组分、催化助剂负载在载体上所制成的催化剂为负载型催化剂。在负载型催化剂中，载体与活性组分之间存在着各种不同的相互作用。当相互作用强时，活性组分性能就会有较大的变化，会形成具有催化作用的新表面物种，起到了增强催化活性，改善选择性的效果。

概括地说，载体就是主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂、支撑体，同时起到传热和助催化作用。例如，V₂O₅-MoO₃（WO₃）/TiO₂催化剂中，TiO₂既是V₂O₅主催化剂）、MoO₃、WO₃（助催化剂）的载体，起到支撑、分散、稳定催化活化物质的作用，同时TiO₂本身也有微弱的催化能力。