ДИСПЕРСНОСТЬ НАНЕСЕННЫХ МЕТАЛЛОВ.

 

Адгезионные силы влияют на морфологию, дисперсность и подвижность металлов на поверхности носителя.

Схематично зависимость морфологии частиц металла на поверхности носителя от соотношения энергий взаимодействия атомов: металл-металл (Е_М-М), металл-носитель (Е_М-Н), носитель-носитель (Е_Н-Н) - представлена на Рисунке 5.52.

В случае, когда энергия связи между атомами металла выше энергии взаимодействия металл-носитель и меньше энергии взаимодействия атомов носителя, то металл существует в виде частиц округлой формы с малой поверхностью контакта с носителем (Рис. 5.52а). Если же энергия взаимодействия атомов металла выше энергии взаимодействия атомов носителя, то происходит внедрение частиц металла внутрь носителя (Рис. 5.52б).

Если энергия взаимодействия атомов металла сопоставима с энергией взаимодействия металл-носитель, то металлическая частица растекается по поверхности носителя (Рис. 5.52в). В предельном случае, когда энергия взаимодействия атомов металла между собой меньше, чем с носителем, частица превращается в пластину толщиной в один атом (Рис. 5.52г).

 

а) Сильное взаимодействие металл-металл   ЕМ-М > ЕМ-Н < ЕН-Н	в) Сильное взаимодействие носитель-носитель и сравнимое взаимодействие металл-металл и металл-носитель ЕМ-М» ЕМ-Н < ЕН-Н
б) Слабое взаимодействие носитель-носитель ЕМ-М > ЕМ-Н > ЕН-Н	г) Сильное взаимодействие металл-носитель и слабое взаимодействие металл-металл ЕМ-М < ЕМ-Н < ЕН-Н

 

Рис. 5.52. Морфология частиц металла на носителе

 

 

Примером влияния дисперсности металла на скорость реакции служит реакция гидрогенолиза этана на никелевом катализаторе. Известно, что дисперсность Ni на SiO₂ выше чем на Al₂O₃ так как Е_Ni-SiO2 > Е_Ni-Al2O3. Поэтому Ni/SiO₂ гораздо активнее Ni/Al₂O₃ при одинаковой массовой концентрации (10%) никеля на носителе:

 

Носитель r, моль/(м²×ч)´10⁶

SiO₂ 151

Al₂O₃ 57

 

Еще одним примером влияния природы носителя на дисперсность металла и, следовательно на удельную активность катализатора является реакция гидрирования СО на нанесенном Rh. Носители по относительной активности катализатора располагаются в ряд:

 

Носитель: TiO₂ > MgO > Al₂O₃ > CeO₂ > SiO₂

Относительная активность: 100 10 5 3 1

 

Данный ряд полностью коррелирует с дисперсностью родия, измеренной по хемосорбции водорода.