Ein Katalysatorträger ist ein Materialmit einer großen spezifischen Oberfläche auf dem katalytisch aktive Metallpartikel fixiert werden. Die Aktivität heterogener Katalysatoren wird maßgeblich durch die Zugänglichkeit der aktiven Metalle auf dem Trägermaterial bestimmt. Der Träger kann dabei entweder inert bleiben oder aktiv an den katalytischen Reaktionen teilnehmen. Typische Materialien für Katalysatorträger sind verschiedene Formen von Aktivkohle, Aluminiumoxid und Siliciumdioxid.
Zur Herstellung von geträgerten Katalysatoren kommen vor allem zwei Methoden zum Einsatz. Bei der Imprägnierungsmethode wird eine Suspension des festen Trägermaterials mit einer Präkursor -Lösung behandelt. Das resultierende Material wird anschließend beispielsweise mittels einer Calcinierung aktiviert, die den Präkursor (oft ein Metallsalz) in einen aktiveren Zustand, wie etwa das Metall selbst, umwandeln. In diesen Fällen wird der Katalysatorträger häufig in Pelletform eingesetzt. Alternativ können geträgerte Katalysatoren durch Co-Fällung aus einer homogenen Lösung hergestellt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Behandlung einer sauren Lösung aus Aluminiumsalzen und Vorläufern mit einer Base, um ein gemischtes Hydroxid auszufällen, das anschließend kalziniert wird.
Katalysatorträgermaterialien sind in der Regel thermisch sehr stabil und können die für die Aktivierung der Vorläufer erforderlichen Prozesse gut überstehen. So werden viele Vorläufer beispielsweise durch eine Behandlung mit einem Wasserstoffstrom bei hohen Temperaturen aktiviert. Ebenso können Katalysatoren nach längerem Gebrauch durch Oxidations-Reduktions-Zyklen, die ebenfalls bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, reaktiviert werden. Ein Beispiel hierfür ist der Phillips-Katalysator, der aus Chromoxid auf Siliciumdioxid besteht und durch einen heißen Luftstrom aktiviert wird.
Katalysatorträger werden oft als inert betrachtet, wobei die katalytische Aktivität ausschließlich an den katalytischen “Inseln” (Nanopartikel) erfolgt, während der Träger lediglich eine große spezifische Oberfläche bereitstellt, auf welchen diese fein verteilt werden, um eine hohe Dispersion zu erzielen. Allerdings haben Experimente gezeigt, dass dieses Modell häufig zu stark vereinfacht ist. Es ist beispielsweise bekannt, dass Adsorbate wie Wasserstoff und Sauerstoff mit dem Trägermaterial interagieren und sogar von einer katalytischen Insel zur nächsten über die Oberfläche des Trägers migrieren können, ohne dabei in die Gasphase überzugehen. Dieser Prozess, bei dem Adsorbate auf den Träger übergehen oder von diesem zurückkehren, wird als Spillover bezeichnet. Ein bekanntes Beispiel ist die Übertragung von Wasserstoff auf oxidische Trägermaterialien, wo er in Form von Hydroxygruppen „überschwappt“.
