触媒は非常に多様であり、組成、相、作用機序、機能などの複数の次元に従って分類できます。

触媒と反応系の相関係による分類

これは最も直感的ですとエンジニアリング-原子炉の設計と運転モードを決定する重要な分類方法。

均一触媒

定義: 反応物と同じ相 (通常は気相または液相) にある触媒。

利点: 高い活性と優れた選択性 (各触媒中心が均一に分散し、反応物と完全に接触しているため)。

デメリット: 分離して回収するのが難しく、通常は複雑な蒸留、抽出、その他のステップが必要で、コストが高く、製品を汚染する可能性があります。

典型的なタイプ: 酸/塩基触媒など、硫酸 (エステル化およびアルキル化のため) 、水酸化ナトリウム。 ロジウムカルボニル (オレフィンのアルデヒドへのヒドロホルミル化用)。 パラジウム/白金錯体 (スズキ反応などのクロスカップリング反応用)。

不均一系触媒

定義: 触媒は、反応物とは異なる相の物質です。 典型的には、触媒は固体であり、反応物は気体または液体である。

利点: 分離が容易で (単純なろ過と沈降によって) 、継続的に生産することができ、寿命が長く、再利用可能です。 これは、業界で最も重要な触媒です。

短所: アクティブセンターは表面に配置されているため、利用率は比較的低くなります。質量と熱伝達が制限ステップになる可能性があります。

主なコンポーネント: アクティブなコンポーネントは、触媒物質 (Pt、Pd、Ni、V ₂O、Cu/ZnOなど)、サポートは一般的に活性成分をサポートする多孔質材料であり、高い比表面積と機械的強度を提供します (Al₂O ₃ 、SiO ₂ 、TiO ₂ 、活性炭、分子ふるいなど)。

典型的なタイプ: 自動車三元触媒ハニカムセラミックでサポートされているPt-Pd-Rhを使用。 アンモニア-鉄合成触媒、通常はFe-K ₂ O-Al ₂O ₃。 脱硫触媒、通常はCo-Mo/Al ₂O ₃。 石油分解触媒、通常の形でゼオライト分子ふるい。

生体触媒-酵素

定義: 触媒機能を持つタンパク質またはRNA。 本質的に、それらは均一相と不均一相の間に存在する特別な触媒です。

利点: 超高効率 (通常の触媒よりも10 ⁷-10 ³ 倍高い) と特異性 (「1つのキーが1つのロックを開く」) 、穏やかな反応条件 (室温と圧力)。

典型的な産業用途: 固定化酵素 (不均一触媒の一種と見なすことができます) は、高果糖シロップ、洗濯洗剤、および医薬品 (半合成ペニシリンの製造用のペニシリンアシラーゼなど) の製造に使用されます。

化学组成および材料によって分类される

第VIII族遷移金属 (Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Pt、Irなど) およびCu、Ag、Au。

特徴: 主に、水素化、脱水素化、酸化、改質などのH ₂ またはO ₂ が関与する反応で使用されます。

例: Pt/Rhネットワーク (アンモニアから硝酸への酸化) 、Pd/C (水素化還元) 、RaneyNi (安価な水素化触媒)。

金属酸化物および硫化物触媒

特徴: 耐熱性、耐酸素性、および毒性耐性。一般的に、酸化、脱水素、選択的還元、および酸塩基触媒作用で使用されます。

例: 酸化された形態: V ₂O ₅ (硫酸および無水フタル酸の生成) 、CuO/ZnO/Al ₂( メタノール合成) 、Bi-Mo-O (選択的プロピレン酸化) 、TiO ₂ (光触媒作用)を使用します。

固体酸/塩基触媒

特徴: 腐食性が高く、リサイクルが難しい液体酸/アルカリを置き換えることができ、環境にやさしいです。

例: 固体酸など、ゼオライト分子ふるい、ヘテロポリ酸、硫酸ジルコニウム、酸性樹脂、ナフィオン膜。 固体ベースなど、ハイドロタルサイト、支持アルカリ土類金属酸化物、および塩基性樹脂。

複雑な触媒

定義: 配位結合を介して中心の金属原子と有機配位子によって形成される複雑なイオンまたは分子。 均一相で使用するか、不均一支持体に固定化することができます。

特徴: 触媒性能は、高いエナンチオ選択性 (不斉触媒作用) を達成するようにリガンドを設計することによって「調整」できます。

例: ウィルキンソン触媒 (RhCl(PPh ₃)₃ 、水素化) 、チーグラー-ナッタ触媒 (TiCl ₄/AlR ₃ 、オレフィン重合) 、および薬物合成に使用されるさまざまなキラル触媒。

関数または反応によって分類される

酸化触媒: 有機物またはCOの完全/選択的酸化のための触媒 (自動車の排気浄化用のAg触媒およびエチレンからエチレンオキシドへの酸化など)。

水素化/脱水素触媒: 不飽和結合の水素化または飽和炭化水素の脱水素化のための触媒 (油脂の水素化のためのNi触媒、およびエチルベンゼンのスチレンへの脱水素のためのFe-K触媒など)。

酸触媒: 接触分解、異性化、アルキル化、エステル化およびその他の反応 (石油分解中のゼオライトなど)。

重合触媒: オレフィンおよびジエンの重合のための触媒 (sUch Zn触媒およびメタロセン触媒として)。

環境にやさしい触媒: 汚染物質を浄化するために特別に設計されています。

排気ガス浄化触媒: 自動車の三元触媒、発電所のSCR脱窒素触媒 (V ₂O ₅-WO₃/TiO ₂)。

光触媒: 反応を触媒するために光エネルギーを吸収した後に活性種を生成する触媒 (TiO ₂ 光触媒水分解や汚染物質の光分解など)。

電気触媒: 電極表面での電気化学反応を加速する触媒 (燃料電池用のPt/C触媒や水電気分解による水素生成用のIrO ₂/RuO ₂ 触媒など)。