Catalitzadors metàl·lics no suportats i suportats
Classificació segons si els components actius del catalitzador es carreguen sobre el suport o no:
Catalitzadors metàl·lics no suportats
Es refereix als catalitzadors metàl·lics sense suports, que es poden dividir en dues categories: monometalls i aliatges segons la seva composició. Normalment s'aplica en forma d'esquelet metàl·lic, malla de filferro, pols metàl·lica, partícules metàl·liques, encenalls de metall i pel·lícules d'evaporació metàl·liques. El catalitzador metàl·lic d'esquelet és un aliatge de metall actiu catalíticament i alumini o silici, i després dissol l'alumini o silici amb una solució d'hidròxid de sodi per formar un esquelet metàl·lic. El catalitzador d'esquelet més utilitzat a la indústria és el níquel esquelet, que va ser inventat per M. Rainey dels Estats Units l'any 1925, per la qual cosa també es coneix com a níquel Rainey. Els catalitzadors de níquel de matriu s'utilitzen àmpliament en reaccions d'hidrogenació. Altres catalitzadors de la columna vertebral inclouen el cobalt de la columna vertebral, el coure de la columna vertebral i el ferro de la columna vertebral. Els catalitzadors típics de malla de filferro són la malla de platí (vegeu la figura) i la malla d'aliatge de platí-rodi, que s'utilitzen en el procés d'amoniació i oxidació per produir àcid nítric.
Catalitzadors metàl·lics suportats
El catalitzador està recolzat per components metàl·lics sobre un suport per millorar la dispersió i l'estabilitat tèrmica dels components metàl·lics, de manera que el catalitzador tingui una estructura de porus, una forma i una resistència mecànica adequades. La majoria dels catalitzadors metàl·lics suportats es preparen impregnant solucions de sal metàl·lica sobre un suport i reduint-les després de la conversió de la precipitació o la descomposició tèrmica. Una de les claus per a la preparació de catalitzadors metàl·lics suportats és controlar el tractament tèrmic i les condicions de reducció (vegeu Fabricació de catalitzadors).
Catalitzadors monometàl·lics i polimetàl·lics
La classificació segons el component actiu del catalitzador és un o més elements metàl·lics:
Catalitzadors monometàl·lics
Es refereix a un catalitzador amb només un component metàl·lic. Per exemple, el 1949, els catalitzadors de reforma de platí, que es van utilitzar per primera vegada a la indústria, tenien el component actiu d'un sol platí metàl·lic recolzat en η-alúmina que contenia fluor o clor.
Catalitzadors polimetàl·lics
Els components d'un catalitzador estan formats per dos o més metalls. Per exemple, catalitzadors de reforma bimetàl·lics (multi-)metalls com ara platí-reni recolzats en alúmina que conté clor. Tenen un rendiment superior als catalitzadors de reforma només de platí esmentats anteriorment, en els quals una varietat de metalls recolzats en un suport poden formar grups metàl·lics binaris o multivariants, cosa que millora molt la dispersió efectiva dels components actius. El concepte de compostos de clúster d'àtoms metàl·lics va sorgir primer dels catalitzadors complexants, i quan s'aplica a catalitzadors metàl·lics sòlids, es pot considerar que també hi ha diversos, desenes o més àtoms metàl·lics agrupats a la superfície del metall. Des dels anys 70, a partir d'aquest concepte, es proposa un model del centre actiu dels cúmuls atòmics metàl·lics per explicar el mecanisme d'algunes reaccions. En els catalitzadors polimetàl·lics suportats i no suportats, si es forma un aliatge entre els components metàl·lics, s'anomena catalitzador d'aliatge. Els catalitzadors d'aliatge binari estan més estudiats i aplicats, com ara coure-níquel, coure-pal·ladi, pal·ladi-plata, pal·ladi-or, platí-or, platí-coure, platí-rodi, etc. L'activitat del catalitzador es pot ajustar mitjançant ajustant la composició de l'aliatge. Per exemple, després d'afegir una petita quantitat de coure al catalitzador de níquel, l'estructura superficial original del catalitzador de níquel canvia a causa de l'enriquiment de coure a la superfície, de manera que l'activitat d'hidrocraqueig de l'etan es redueix ràpidament. Els catalitzadors d'aliatge s'utilitzen en hidrogenació, deshidrogenació, oxidació, etc.