کاتالیست هیدروژناسیون

هیدروژناسیون (Hydrogenation) یک واکنش شیمیایی بین هیدروژن مولکولی (H2 ) و یک ترکیب یا عنصر دیگر است که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی کاربرد دارد. هیدروژناسیون برای استحکام، حفظ یا تصفیه بسیاری از محصولات، مواد اولیه یا مواد تشکیل دهنده مانند آمونیاک، سوخت ها، الکل ها و پلیمرها استفاده می شود. هیدروژناسیون به عنوان یک واکنش گرماده، معمولا در حضور کاتالیزورها برای اشباع هیدروکربنها انجام می شود و کاهش تعداد پیوندهای دوگانه یا سه گانه را به همراه دارد. در صورت عدم وجود کاتالیست، مولکول هیدروژن نسبت به ترکیبات آلی غیرفعال است. کاتالیستها به دو صورت همگن (با قابلیت انحلال در محلول حاوی زیرلایه غیر اشباع) و ناهمگن (با قابلیت تشکیل یک سوسپانسیون) هستند. پالادیم، پلاتین و رودیم از جمله کاتالیزورهای بسیار فعال هستند که در دمای پایین و فشار کم گاز H2 عمل می­کنند، اما هزینه بالایی دارند. کاتالیزورهای فلزی ارزان قیمت بر پایه نیکل نیز در فرایند هیدروژناسیون به کار میرود که اغلب کندتر هستند و به دماهای بالاتر نیاز دارند.

برای ساخت کاتالیزورهای فلزات گرانبها، آنها را به صورت پودرهای دانه ریز بر روی تکیه گاه هایی مانند آلومینا یا کربنات کلسیم که ارزان قیمت، حجیم و متخلخل هستند، جایگذاری می­کنند. یکی از مواد مناسب برای کاربرد به عنوان کاتالیزور فرایند هیدروژناسیون، آلومینای گاما است. گاما آلومینا، فازی فعال بوده، درصد خلوص بالایی دارد و به دلیل مقاومت مکانیکی و حرارتی زیاد و در اثر تخلخل و سطح ویژه بالا، قابلیت مناسبی به عنوان کاتالیزور فراهم می­کند. این ماده میتواند به عنوان پایه کاتالیزورهای پلاتین و پالادیم استفاده شده و هزینه تولید کاتالیست فرایند هیدروژناسیون را کاهش دهد.

از آنجایی‌ که کاتالیست فرآیند تسریع انجام واکنش را با سطح خود انجام می‌دهد، افزایش نسبت سطح به حجم می‌تواند فعالیت کاتالیست را به میزان قابل ‌توجهی افزایش دهد. کوچک کردن ابعاد کاتالیست در مقیاس نانو و همچنین ایجاد حفرات نانویی راه‌هایی برای افزایش سطح و بهبود عملکرد کاتالیست‌ها به شمار می‌روند.