Niet-ondersteunde en ondersteunde metaalkatalysatoren
Classificatie naargelang de actieve componenten van de katalysator al dan niet op de drager zijn geladen:
Niet-ondersteunde metaalkatalysatoren
Het verwijst naar metaalkatalysatoren zonder dragers, die kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: monometalen en legeringen, afhankelijk van hun samenstelling. Het wordt meestal toegepast in de vorm van skeletmetaal, gaas, metaalpoeder, metaaldeeltjes, metaalchips en metaalverdampingsfilms. De skeletmetaalkatalysator is een legering van katalytisch actief metaal en aluminium of silicium, en lost vervolgens het aluminium of silicium op met natriumhydroxideoplossing om een metaalskelet te vormen. De meest gebruikte skeletkatalysator in de industrie is skeletnikkel, dat in 1925 werd uitgevonden door M. Rainey uit de Verenigde Staten, dus het staat ook bekend als Rainey-nikkel. Matrixnikkelkatalysatoren worden veel gebruikt in hydrogeneringsreacties. Andere backbonekatalysatoren zijn backbonekobalt, backbonekoper en backboneijzer. Typische gaaskatalysatoren zijn platinagaas (zie afbeelding) en platina-rhodiumlegeringgaas, die worden gebruikt in het proces van ammoniakvorming en oxidatie om salpeterzuur te produceren.
Ondersteunde metaalkatalysatoren
De katalysator wordt ondersteund door metaalcomponenten op een drager om de dispersie en thermische stabiliteit van de metaalcomponenten te verbeteren, zodat de katalysator een geschikte poriestructuur, vorm en mechanische sterkte heeft. De meeste ondersteunde metaalkatalysatoren worden bereid door metaalzoutoplossingen op een drager te impregneren en ze te reduceren na precipitatieconversie of thermische ontleding. Een van de sleutels tot de bereiding van ondersteunde metaalkatalysatoren is het beheersen van de warmtebehandelings- en reductieomstandigheden (zie Catalyst Manufacturing).
Monometallische en polymetallische katalysatoren
Classificatie volgens het actieve bestanddeel van de katalysator is een of meer metaalelementen:
Monometallische katalysatoren
Verwijst naar een katalysator met slechts één metaalcomponent. Bijvoorbeeld, in 1949 hadden platina-reformingkatalysatoren, die voor het eerst in de industrie werden gebruikt, de actieve component van een enkel metaalachtig platina ondersteund op η-alumina dat fluor of chloor bevatte.
Polymetallische katalysatoren
De componenten in een katalysator bestaan uit twee of meer metalen. Bijvoorbeeld bimetallische (multi-)metalen reformeringskatalysatoren zoals platina-renium ondersteund op chloorbevattende -alumina. Ze hebben een betere prestatie dan de hierboven genoemde enkel-platinum reformeringskatalysatoren, waarin een verscheidenheid aan metalen ondersteund op een drager binaire of multivariate metaalclusters kunnen vormen, wat de effectieve dispersie van de actieve componenten aanzienlijk verbetert. Het concept van metaalatoomclusterverbindingen kwam voor het eerst van complexerende katalysatoren, en wanneer toegepast op vaste metaalkatalysatoren, kan worden aangenomen dat er ook meerdere, tientallen of meer metaalatomen geclusterd zijn op het metaaloppervlak. Sinds de jaren 70 is op basis van dit concept een model van het actieve centrum van metaalatoomclusters voorgesteld om het mechanisme van sommige reacties te verklaren. In ondersteunde en niet-ondersteunde polymetallische katalysatoren, als er een legering wordt gevormd tussen de metaalcomponenten, wordt dit een legeringskatalysator genoemd. Binaire legeringskatalysatoren worden meer bestudeerd en toegepast, zoals koper-nikkel, koper-palladium, palladium-zilver, palladium-goud, platina-goud, platina-koper, platina-rhodium, enz. De activiteit van de katalysator kan worden aangepast door de samenstelling van de legering aan te passen. Bijvoorbeeld, na het toevoegen van een kleine hoeveelheid koper aan de nikkelkatalysator, verandert de oorspronkelijke oppervlaktestructuur van de nikkelkatalysator door de verrijking van koper op het oppervlak, zodat de hydrokrakingsactiviteit van ethaan snel wordt verminderd. Legeringskatalysatoren worden gebruikt bij hydrogenering, dehydrogenering, oxidatie, enz.