کاتالیست تیتانیا یا TiO₂-based catalyst به کاتالیست‌هایی گفته می‌شود که دی‌اکسید تیتانیوم (TiO₂) به عنوان پایه (Support) یا گاهی ماده فعال در آن‌ها استفاده می‌شود. این نوع کاتالیست به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاص TiO₂ در محیط‌های صنعتی کاربرد زیادی دارد.
🌟 ویژگی‌های TiO₂ به عنوان پایه کاتالیستی:
| ویژگی | توضیح |
|---|---|
| سطح ویژه بالا | افزایش سطح تماس با واکنش‌دهنده‌ها |
| پایداری حرارتی عالی | قابل استفاده در دمای بالا |
| خاصیت اسیدی مناسب | قابل تنظیم برای واکنش‌های خاص |
| مقاومت شیمیایی بالا | در برابر خوردگی و اسیدها مقاوم است |
| خاصیت نیمه‌رسانایی (semiconductor) | برای واکنش‌های فتوکاتالیستی مناسب است |
🔬 کاربردهای صنعتی کاتالیست تیتانیا
🛢️ 1. صنعت پالایشگاه
✅ کاربرد:
DeNOx – حذف اکسیدهای نیتروژن در سیستم‌های SCR
در فرآیند Selective Catalytic Reduction (SCR) برای کاهش NOx از گازهای خروجی بویلرها، واحدهای FCC و نیروگاه‌ها، از کاتالیست‌هایی با پایه TiO₂ + V₂O₅ + WO₃ یا MoO₃ استفاده می‌شود.
تیتانیا در اینجا نقش پایه (support) را دارد که فلزات فعال روی آن تثبیت می‌شوند.
مزیت: مقاومت در برابر سولفاته شدن و کارایی بالا در دمای عملیاتی 300–400 درجه سانتی‌گراد.
🧪 2. صنعت پتروشیمی
✅ کاربرد:
اکسیداسیون انتخابی، کراکینگ کاتالیستی، سنتز گاز، فتوکاتالیز
در کاتالیست‌های اکسیداسیون انتخابی برای تولید محصولات مانند آلدئیدها و اسیدها (مثلاً اکسیداسیون بوتان به مالئیک انیدرید)، از TiO₂ به عنوان پایه استفاده می‌شود.
در کراکینگ بخار (Steam Cracking) یا واکنش‌های اصلاحی، از تیتانیا برای افزایش پایداری حرارتی و اسیدی کاتالیست استفاده می‌شود.
در برخی کاربردهای فتوکاتالیستی (مثلاً شکافتن آب یا تجزیه آلاینده‌ها)، TiO₂ مستقیماً به عنوان ماده فعال استفاده می‌شود.
🏭 3. صنعت فولاد
✅ کاربرد:
تصویه گازهای خروجی، بازیافت گرما، پوشش نسوز، احیای دی‌اکسید گوگرد
در فرآیندهایی مانند DeSOx یا DeNOx گازهای خروجی کوره‌های فولادسازی، از کاتالیست‌های پایه TiO₂ استفاده می‌شود.
همچنین TiO₂ به دلیل مقاومت حرارتی بالا، در برخی کاتالیست‌های مورد استفاده در احیای مستقیم یا تولید گاز احیاکننده نقش محافظ و تثبیت‌کننده دارد.
گاهی در سیستم‌های پوشش نسوز یا جذب آلاینده‌ها در محیط‌های پرحرارت استفاده می‌شود.
📌 جمع‌بندی نقش تیتانیا در کاتالیست‌ها
| نقش تیتانیا | کاربردها |
|---|---|
| پایه برای فلزات فعال | V₂O₅، MoO₃، Pt، Ni در صنایع پالایش و پتروشیمی |
| بهبود خواص فیزیکی | مقاومت حرارتی و شیمیایی بالا |
| شرکت در واکنش نوری | فتوکاتالیست در تصفیه یا تجزیه |
| حذف آلاینده‌ها | کاربرد در SCR و DeNOx |