催化劑的性能參數(shù)之催化選擇性

催化選擇性是催化劑性能的重要參數(shù)之一，催化選擇性是指所消耗的原料中轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物的分率，選擇性的度量一般為選擇性因子σ（反應(yīng)速率常數(shù)之比），催化選擇性說明了主副反應(yīng)進(jìn)行程度的相對大小；主要包括反應(yīng)選擇性、底物選擇性和產(chǎn)物選擇性。

（1）反應(yīng)選擇性：反應(yīng)物沿著某一途徑進(jìn)行的程度，與沿其他途徑進(jìn)行反應(yīng)程度的比較，即為催化劑對于某一反應(yīng)的選擇性。如果兩種物質(zhì)A1和A2的混合物，使用同一催化劑催化，分別生成產(chǎn)物B1和B2，反應(yīng)式（通常是競爭反應(yīng)）：

（2）底物選擇性：對于一類催化底物發(fā)生反應(yīng)而對其他底物不反應(yīng)，其中很典型的一類是擇形選擇性，常見于分子篩、MOF、COF和CMP等多孔催化劑，由于底物分子尺寸不一，催化位點在孔道中，底物分子尺寸過大，進(jìn)入不了孔道之中，因此不能發(fā)生催化反應(yīng)，實現(xiàn)對底物的選擇性。如COF則型催化：

（3）產(chǎn)物選擇性：只有一種原料，但是有不同的反應(yīng)方向，由此實現(xiàn)底物選擇性。

關(guān)于出現(xiàn)催化選擇性的原因：

（1）由于反應(yīng)機(jī)理不同導(dǎo)致選擇性，不同催化劑對特定的反應(yīng)體系有選擇性，稱為機(jī)理選擇性。如乙醇在氧化物催化劑上的脫水和脫氫：

（2）催化劑因催化劑結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致的選擇性，稱為擴(kuò)散選擇性，當(dāng)反應(yīng)物在催化劑孔內(nèi)擴(kuò)散過程為速控步驟時，可實現(xiàn)擇形選擇性。

（3）熱力學(xué)的原因，稱為熱力學(xué)選擇性。如：乙烯與乙炔的選擇性加氫，乙烯的加氫速度大于乙炔，但當(dāng)乙烯與乙炔共同存在時，乙烯的加氫速度慢于乙炔，主要由于乙炔在活性中心的吸附作用，在熱力學(xué)上優(yōu)于乙烯，使乙烯在反應(yīng)條件下完全不能吸附，從而實現(xiàn)了對乙炔較好的底物選擇性。

        對任何一種工業(yè)催化劑來說，都要具有很高的選擇性，催化活性與選擇性不能同時實現(xiàn)時，常常以犧牲活性來換取選擇性；由此可知選擇性的重要性。例如，在乙烯聚合反應(yīng)中，如果原料乙烯中含有微量乙炔（如10 ppm），那么所得聚合物中就會含有少量三鍵，生成有色的雜質(zhì)聚合物，使產(chǎn)品質(zhì)量明顯下降。除去乙炔的好方法就是把活性的三鍵進(jìn)行選擇加氫，但是在一般情況下加氫時，往往會有部分乙烯的雙鍵也被氫化，所以要把三鍵加氫，而同時又不涉及雙鍵，那就需要用高選擇性的催化劑。目前，工業(yè)上已有一種這樣的催化劑—Pd/Al2O3，可以取代常用的鉑（Pt）和鎳（Ni）催化劑，而且Pd的價格僅是Pt價格的四分之一，解決了從乙烯中除去雜質(zhì)乙炔的問題。