Katalysatoren sind Substanzen, einschließlich fester, flüssiger und gasförmiger Substanzen, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erhöhen und für die chemische Industrie von entscheidender Bedeutung sind. Sie ermöglichen die effiziente Herstellung vieler Chemikalien und werden in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt, darunter Feinchemikalien, Raffineriebetriebe, Speiseöle, Pharmazeutika und Polymere. Spezifische Anwendungen umfassen die Reduzierung von Umweltemissionen und die Herstellung schwefelarmer Kraftstoffe. Europa ist führend in der Katalysatortechnologie.
Wichtige Faktoren beim Katalysatordesign sind Selektivität und Ausbeute, Toxizität, Korrosivität, Recyclingfähigkeit sowie die Verfügbarkeit von Materialien. Die Optimierung katalytischer Effekte erfordert ein gründliches Verständnis einer Vielzahl chemischer Phänomene und ist eine hochspezialisierte Wissenschaft.
Es gibt zwei Grundtypen von Katalysatoren:
Homogen
Die Reaktanten und der Katalysator befinden sich in derselben Phase, im Allgemeinen in Lösung. Der Katalysator wird üblicherweise aus dem Endproduktstrom durch ein Verfahren wie Destillation zurückgewonnen. Es wird solange wiederverwendet, bis die katalytische Aktivität nicht mehr ausreichend hoch ist. Oft wird das Katalysatorrohmaterial als Pulver geliefert und der Katalysator muss in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden, bevor der Katalysator verwendet werden kann.
Heterogen
Die Reaktanten (normalerweise flüssig oder gasförmig) und der Katalysator (normalerweise fest) befinden sich in verschiedenen Phasen. Die Pellets können kugelförmig, zylindrisch oder zufällig geformt sein. Viele Katalysatoren, die in heterogenen Prozessen eingesetzt werden, sind äußerst komplex. Üblicherweise bestehen sie aus mehreren Hauptkomponenten auf einem inerten Trägermaterial wie Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid. Wenn diese festen Katalysatoren gehandhabt werden, können sie Staub in der Luft erzeugen und daher beim Einatmen ein Risiko darstellen.
Wie werden Katalysatoren hergestellt?
Die Katalysatorherstellung ist ein komplexer Prozess, der normalerweise in spezialisierten Anlagen durchgeführt wird. Feste heterogene Katalysatoren mit Metallen werden typischerweise durch Imprägnierung oder Fällung auf dem Träger in flüssiger Form hergestellt, gefolgt von einer thermischen Verarbeitung
