کاتالیستها
کاتالیستها نقش اساسی در سیستمهای بیولوژیکی و فرآیندهای صنعتی ایفا میکنند. در موجودات زنده، آنزیمها کاتالیست بیشماری از واکنشهای بیولوژیکی هستند که بقا، تولید مثل و رشد را امکانپذیر میسازند. در صنعت، کاتالیستها در طیف وسیعی از فرآیندهای تولید به کار میروند، از جمله تولید آمونیاک، اسید سولفوریک، پلیمرها و جایگزینهای محصولات نفتی. طبق برخی برآوردها، 80% از تمام محصولات تولیدی بهطور تجاری در مرحلهای از تولید به کاتالیستها نیاز دارند.
اگرچه برخی از مواد کاتالیستی شامل یک جزء واحد هستند، در بیشتر کاتالیستها، سه جزء به راحتی شناسایی میشوند: اجزای فعال، حامل یا پایه کاتالیست و عاملهای تقویتی.
پایه به عنوان یک سطح پایدار عمل میکند که بر روی آن ماده فعال به گونهای پراکنده میشود که از تودهای شدن آن کاسته شود. یکی دیگر از وظایف مهم پایه کاتالیست، حفظ سطح بالای برای جزء فعال است و از آنها برای گسترش مواد بر روی یک ناحیه بزرگ استفاده میشوند. این مواد بهگونهای انتخاب میشوند که سطحی خشن و نامنظم را به عنوان حامل کاتالیست تشکیل دهند که سطح را تا حدی نسبت به سطح صاف افزایش میدهد و منجر به افزایش سطح فعال کاتالیست میشود.
پایه کاتالیست نه تنها یک سطح وسیع را فراهم میکند بلکه بر فعالیت و انتخابپذیری اجزای فعال کاتالیست نیز تأثیر میگذارد و شاید حتی خود واکنش را کاتالیز کند. پایه باید سطح خود را حفظ کند تا از تجمع ذرات حتی در دماهای بالا جلوگیری کند. همچنین پایه کاتالیست باید دارای نقطه ذوب بالایی باشد (دستکم بالاتر از یکی از اجزای فعال).
آلومینا فعال به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد و چندمنظوره بودن، به طور گستردهای در صنعت کاتالیست استفاده میشود. آلومینا فعال به عنوان یک ماده پایه کاتالیست به دلیل سطح بالای خود، تخلخل و ثبات حرارتی شناخته میشود. این ماده یک سطح بزرگ برای پخش و حمایت از جزء فعال کاتالیست فراهم میآورد که عملکرد کاتالیست را بهبود میبخشد. پایههای کاتالیستی ساختهشده از اکتیو آلومینا در انواع فرآیندهای کاتالیستی مانند هیدروکراکینگ، ریفرمینگ و تولید محصول در پتروشیمی استفاده میشود.
اکتیو آلومینا میتواند به عنوان یک جاذب در کاتالیستها برای حذف ناخالصیها یا به طور انتخابی برای جذب برخی مولکولها به کار رود. این کار به بهبود عملکرد کاتالیست و جلوگیری از غیرفعال شدن آن کمک میکند. در کاتالیستهای حذف گوگرد، اکتیو آلومینا برای جذب ترکیبهای گوگرد به کار میروند و از جزء فعال کاتالیست محافظت میکند. آلومینا فعال میتواند به عنوان ماده اولیه برای سنتز دیگر مواد کاتالیستی، مانند کاتالیستهای آلومینا حاوی فلزات انتقالی، استفاده شود. سطح بالای آلومینا فعال و ساختار متخلخل آن بستر مناسبی برای رسوب و ترکیب اجزای فعال کاتالیستی فراهم میآورد.
خصوصیات سطحی اکتیو آلومینا، از جمله اسیدی و بازی بودن آن، میتواند به گونهای تنظیم شود که واکنشهای کاتالیستی اسید-باز را تسهیل کند. جایگاههای اسیدی یا بازی بر روی سطح آلومینا میتوانند برای کاتالیز واکنشهای آلی متنوعی مانند آلکیلاسیون، ایزومریزاسیون و استریسازی استفاده شوند. ظرفیت بالای جذب و ثبات حرارتی آلومینا اکتیو آن را برای فرآیندهای بازسازی کاتالیست مناسب میسازد. پس از غیرفعال شدن کاتالیست، آلودگیهای جذبشده میتوانند از طریق درمان حرارتی یا شیمیایی حذف شوند، که این امکان را فراهم میآورد که کاتالیست دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
شرکت مواد پیشرفته شرق (EAM) انواع مختلفی از آلومینا فعال با سطح ویژه، اندازه تخلخل و اندازه ذره دقیق را ارائه میدهد که میتواند در فرآیندهای کاتالیستی مختلف استفاده شود.