金属催化剂

按催化剂的活性组分是否负载在载体上分类：

指不含载体的金属催化剂，按组成又可分单金属和合金两类。通常以骨架 金属、金属丝网、金属粉末、金属颗粒、金属屑片和金属蒸发膜等形式应用。骨架金属催化剂，是将具有催化活性的金属和铝或硅制成合金，再用氢氧化钠溶液将铝或硅溶解掉，形成金属骨架。工业上常用的骨架催化剂是骨架镍,1925年由美国的M.雷尼发明,故又称雷尼镍。骨架镍催化剂广泛应用于加氢反应中。其他骨架催化剂还有骨架钴、骨架铜和骨架铁等。典型的金属丝网催化剂为铂网（见图）和铂-铑合金网,应用在氨化氧化生产硝酸的工艺上。

金属组分负载在载体上的催化剂，用以提高金属组分的分散度和热稳定性，使催化剂有合适的孔结构、形状和机械强度。大多数负载型金属催化剂是将金属盐类溶液浸渍在载体上，经沉淀转化或热分解后还原制得。制备负载型金属催化剂的关键之一是控制热处理和还原条件（见催化剂制造）。

按催化剂活性组分是一种或多种金属元素分类：

指只有一种金属组分的催化剂。例如1949年工业上首先应用的铂重整催化剂，活性组分为单一的金属铂负载在含氟或氯的η-氧化铝上。

催化剂中的组分由两种或两种以上的金属组成。例如负载在含氯的γ-氧化铝上的铂-铼等双(多)金属重整催化剂。它们比前述仅含铂的重整催化剂有更优越的性能，在这类催化剂中，负载在载体上的多种金属可形成二元或多元的金属原子簇，使活性组分的有效分散度大大提高。金属原子簇化合物的概念早是从络合催化剂中来的，将其应用到固体金属催化剂中，可以认为金属表面也有几个、几十个或更多个金属原子聚集成簇。70年代以来，根据这一概念，提出了金属原子簇活性中心的模型，用来解释一些反应的机理。在负载型和非负载型多金属催化剂中，若金属组分之间形成合金，称为合金催化剂。研究和应用较多的是二元合金催化剂，如铜-镍、铜-钯、钯-银、钯-金、铂-金、铂-铜、铂－铑等。可以通过调整合金的组成来调节催化剂的活性。某些合金催化剂的表面和体相内的组成有着明显的差异，如在镍催化剂中加入少量铜后，由于铜在表面富集，使镍催化剂原有表面构造发生变化，从而使乙烷加氢裂解活性迅速降低。合金催化剂在加氢、脱氢、氧化等方面均有应用。

在选择和设计金属催化剂时，常考虑金属组分与反应物分子间应有合适的能 量适应性和空间适应性，以利于反应分子的活化。然后考虑选择合适的助催化剂和催化剂载体以及所需的制备工艺，并严格控制制备条件，以满足所需的化学组成和物理结构，包括金属晶粒大小和分布等。除贵金属外，还原态的金属催化剂均极为活泼，易于被氧化。催化剂生产厂为了贮运的方便，多以氧化物状态提供商品（见表），用户经活化处理或在使用过程中才还原成金属状态。活化的方法、条件十分重要（见催化剂使用）。有些催化剂生产厂也提供某些预还原的氨合成用的铁催化剂，以缩短用户的开工期，并保证催化剂的使用特性。