Catalizadores metálicos soportados y no soportados
Clasificación según si los componentes activos del catalizador están cargados en el soporte o no:
Catalizadores metálicos sin soporte
Se refiere a catalizadores metálicos sin soportes, que se pueden dividir en dos categorías: monometales y aleaciones según su composición. Por lo general, se aplica en forma de metal esqueleto, malla de alambre, polvo metálico, partículas metálicas, virutas metálicas y películas de evaporación de metal. El catalizador de metal esqueleto es una aleación de metal catalíticamente activo y aluminio o silicio, y luego disuelve el aluminio o silicio con solución de hidróxido de sodio para formar un esqueleto metálico. El catalizador de esqueleto más utilizado en la industria es el níquel esqueleto, que fue inventado por M. Rainey de los Estados Unidos en 1925, por lo que también se lo conoce como níquel Rainey. Los catalizadores de níquel de matriz se utilizan ampliamente en reacciones de hidrogenación. Otros catalizadores de cadena principal incluyen cobalto de cadena principal, cobre de cadena principal y hierro de cadena principal. Los catalizadores de malla de alambre típicos son la malla de platino (ver figura) y la malla de aleación de platino-rodio, que se utilizan en el proceso de amoniación y oxidación para producir ácido nítrico.
Catalizadores metálicos soportados
El catalizador se apoya sobre un soporte con componentes metálicos para mejorar la dispersión y la estabilidad térmica de los componentes metálicos, de modo que el catalizador tenga una estructura de poros, una forma y una resistencia mecánica adecuadas. La mayoría de los catalizadores metálicos soportados se preparan impregnando soluciones de sales metálicas sobre un soporte y reduciéndolas después de la conversión por precipitación o la descomposición térmica. Una de las claves para la preparación de catalizadores metálicos soportados es controlar el tratamiento térmico y las condiciones de reducción (consulte Fabricación de catalizadores).
Catalizadores monometálicos y polimetálicos
Clasificación según el componente activo del catalizador sea uno o más elementos metálicos:
Catalizadores monometálicos
Se refiere a un catalizador con un solo componente metálico. Por ejemplo, en 1949, los catalizadores de reformado de platino, que se utilizaron por primera vez en la industria, tenían el componente activo de un solo platino metálico soportado sobre η-alúmina que contenía flúor o cloro.
Catalizadores polimetálicos
Los componentes de un catalizador están formados por dos o más metales. Por ejemplo, los catalizadores de reformado bimetálicos (multimetálicos) como el platino-renio soportado sobre alúmina que contiene cloro. Tienen un rendimiento superior al de los catalizadores de reformado de solo platino mencionados anteriormente, en los que una variedad de metales soportados sobre un soporte pueden formar cúmulos metálicos binarios o multivariados, lo que mejora en gran medida la dispersión efectiva de los componentes activos. El concepto de compuestos de cúmulos de átomos metálicos surgió por primera vez de los catalizadores complejantes y, cuando se aplicó a los catalizadores metálicos sólidos, se puede considerar que también hay varios, docenas o más átomos metálicos agrupados en la superficie del metal. Desde los años 70, basándose en este concepto, se ha propuesto un modelo del centro activo de los cúmulos atómicos metálicos para explicar el mecanismo de algunas reacciones. En los catalizadores polimetálicos soportados y no soportados, si se forma una aleación entre los componentes metálicos, se denomina catalizador de aleación. Los catalizadores de aleación binaria son más estudiados y aplicados, como cobre-níquel, cobre-paladio, paladio-plata, paladio-oro, platino-oro, platino-cobre, platino-rodio, etc. La actividad del catalizador se puede ajustar ajustando la composición de la aleación. Por ejemplo, después de agregar una pequeña cantidad de cobre al catalizador de níquel, la estructura superficial original del catalizador de níquel cambia debido al enriquecimiento de cobre en la superficie, de modo que la actividad de hidrocraqueo del etano se reduce rápidamente. Los catalizadores de aleación se utilizan en hidrogenación, deshidrogenación, oxidación, etc.