在催化实验中，不同的催化反应需要不同类型和纯度的气体，以确保实验准确评估催化剂的性能。以下是常见的催化实验类型、所需的气体和推荐浓度：

1. 加氢反应（Hydrogenation）

• 常用气体：氢气 (H₂)

• 浓度：高纯度（>99.999%）的氢气，以避免氧气和水等杂质对催化剂的中毒。

• 应用实例：不饱和有机物的加氢，如烯烃到烷烃的转化，或油脂的加氢处理。

2. 脱氢反应（Dehydrogenation）

• 常用气体：氢气 (H₂)、氮气 (N₂)（用于氢气稀释和惰性保护）

• 浓度：氢气浓度根据实验需求可调，一般使用 >99.999% 的高纯度氢气；氮气通常为 >99.99% 的纯度。

• 应用实例：甲烷的部分氧化或乙烷转化为乙烯。

3. 加氧反应（Oxidation）

• 常用气体：氧气 (O₂)、空气或富氧空气

• 浓度：氧气浓度视实验目的而定，一般使用 >99.5% 的氧气，但空气中的氧气浓度也能满足部分加氧实验需求。

• 应用实例：醇类的氧化、甲烷的选择性氧化制备甲醇等。

4. 选择性催化裂解（Catalytic Cracking）

• 常用气体：氮气 (N₂)（用于惰性环境）、氢气 (H₂)（用于防止催化剂积碳）

• 浓度：氮气纯度 >99.99%；氢气纯度 >99.999%。

• 应用实例：烃类分子的催化裂解，如石油分子的裂解以获得轻质烃。

5. 水蒸气重整（Steam Reforming）

• 常用气体：甲烷 (CH₄)、水蒸气 (H₂O)、氢气 (H₂)

• 浓度：甲烷和氢气一般使用 >99.99% 的高纯度，以减少杂质；水蒸气的纯度也尽量控制。

• 应用实例：甲烷的水蒸气重整制备氢气和一氧化碳（用于合成气生产）。

6. 选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）

• 常用气体：氨气 (NH₃)、氮气 (N₂)、一氧化氮 (NO)、二氧化氮 (NO₂)

• 浓度：氨气浓度一般在 ppm 至百分之几的范围；NO 和 NO₂ 通常控制在 ppm 级，以模拟工业排放；氮气纯度 >99.99%。

• 应用实例：用于氮氧化物 (NOₓ) 的脱除，特别是用于燃煤或燃气电厂的废气处理。

7. 光催化反应（Photocatalysis）

• 常用气体：氧气 (O₂)、二氧化碳 (CO₂)、氢气 (H₂)

• 浓度：氧气和二氧化碳纯度 >99.9%；氢气为高纯度 (>99.999%)。

• 应用实例：光催化分解水制氢、二氧化碳还原生成可燃气体。

8. 氨合成（Ammonia Synthesis）

• 常用气体：氢气 (H₂)、氮气 (N₂)

• 浓度：氢气和氮气的高纯度（通常要求 >99.999%），避免一氧化碳、二氧化碳等杂质对催化剂的毒害。

• 应用实例：合成氨 (NH₃)，是生产化肥的重要工业过程。

9. 甲烷化反应（Methanation）

• 常用气体：氢气 (H₂)、二氧化碳 (CO₂) 或一氧化碳 (CO)

• 浓度：氢气纯度 >99.999%，二氧化碳和一氧化碳也需高纯度以减少杂质影响。

• 应用实例：用于合成甲烷 (CH₄)，例如在可再生能源项目中通过 CO₂ 或 CO 的甲烷化生成燃料气体。

10. 碳捕集与利用（Carbon Capture and Utilization, CCU）

• 常用气体：二氧化碳 (CO₂)、一氧化碳 (CO)、氢气 (H₂)

• 浓度：CO₂ 和 CO 通常使用 >99.9% 的纯度，氢气为 >99.999% 的高纯度。

• 应用实例：二氧化碳转化为有机物或燃料气体，如甲醇、甲烷等。

  
  

选择适当的气体和纯度是确保催化实验成功的关键。高纯度气体减少了杂质干扰，提高了催化反应的选择性和准确性。这些纯度要求使实验数据更具可重复性，确保催化剂在不同反应条件下的性能得到准确评估。