催化劑的歷史及其發(fā)展趨勢

1、題目：目：催化劑制備技術(shù)的發(fā)展催化劑制備技術(shù)的發(fā)展催化劑1.定義根據(jù)國際純粹化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)1981年的定義：催化劑是一種改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)總標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的物質(zhì)。2.主要分類催化劑種類繁多，按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑按反應(yīng)體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑，均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。多相催化劑有固體酸催化劑、有機(jī)堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡(luò)合物催化劑、稀

2、土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等按照反應(yīng)類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構(gòu)化等催化劑按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。①均相催化催化劑和反應(yīng)物同處于一相，沒有相界存在而進(jìn)行的反應(yīng)，稱為均相催化作用，能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑、可溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨(dú)立起作用，活性中心均一

3、，具有高活性和高選擇性。②多相催化多相催化劑又稱非均相催化劑，用于不同相（Phase）的反應(yīng)中，即和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài)。例如：在生產(chǎn)人造黃油時(shí)，通過固態(tài)鎳（催化劑），能夠把不飽和的植物油和氫氣轉(zhuǎn)變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑，被它催化的反應(yīng)物則是液態(tài)（植物油）和氣態(tài)（氫氣）。一個(gè)簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物（或zhch:底物zhtw:受質(zhì)）吸附在催化劑的表面，反應(yīng)物內(nèi)的鍵因斷裂而導(dǎo)致新鍵的產(chǎn)生，但又因產(chǎn)物與催化劑

4、間的鍵并不牢固，而使產(chǎn)物脫離反應(yīng)位等過程。現(xiàn)已知許多催化劑表面發(fā)生吸附、反應(yīng)的不同的結(jié)構(gòu)。③生物催化酶是生物催化劑，是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物（絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)。但少量RNA也具有生物催化功能），舊稱酵素。酶的催化作用同樣具有選擇性。例如，淀粉。酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖，蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽等?；畹纳矬w利用它們來加速體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。如果沒有酶，生物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)就會進(jìn)行得很慢，難以維持生命。大約在37℃

5、的溫度中（人體的溫度），酶的工作狀態(tài)是最佳的。如果溫度高于50℃或60℃，酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。因此，利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑，在低溫下使用最有效。酶在生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面，都有重大意義。當(dāng)前，酶制劑的應(yīng)用日益廣泛。(例如：酶制劑在工業(yè)上可作催化劑使用，某些酶還是珍貴的藥物。)3.歷史由來催化現(xiàn)象由來已久，早在古代，人們就利用酵素釀酒制醋，中世紀(jì)煉金術(shù)士用硝石催化劑從事硫磺制作硫酸。十三世紀(jì)發(fā)現(xiàn)硫酸能使乙

6、醇產(chǎn)生乙醚，十八世紀(jì)利用氧化氮之所硫酸，即所謂的鉛室法[1]。最早記載“催化現(xiàn)象”的資料可一致，組分分布均勻。苯選擇加氫的鎳／氧化硅催化劑的制法是：在沉淀槽中，底部裝入硅酸鈉溶液，中層隔以硝酸鈉緩沖劑，上層放置酸化硝酸鎳，然后驟然攪拌，靜置一段時(shí)間，便析出超均勻的沉淀物。④浸漬沉淀法在浸漬法的基礎(chǔ)上輔以均勻沉淀法，即在浸漬液中預(yù)先配入沉淀劑母體，待浸漬操作完成后加熱升溫，使待沉淀組分沉積在載體表面上。3.混合法多組分催化劑在壓片、擠條等

7、成型之前一般都要經(jīng)歷這一步驟。此法設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品化學(xué)組成穩(wěn)定，可用于制備高含量的多組分催化劑，尤其是混合氧化物催化劑，但此法分散度較低?；旌峡稍谌魏蝺上嚅g進(jìn)行，可以是液固混合(濕式混合)，也可以是固固混合（干式混合）?；旌系哪康模阂皇谴龠M(jìn)物料間的均勻分布，提高分散度；二是產(chǎn)生新的物理性質(zhì)(塑性)，便于成型，并提高機(jī)械強(qiáng)度?；旌戏ǖ谋∪醐h(huán)節(jié)是多相體系混合和增塑的程度。固固顆粒的混合不能達(dá)到象兩種流體那樣的完全混合，只有整體的均勻

8、性而無局部的均勻性。為了改善混合的均勻性，增加催化劑的表面積，提高丸粒的機(jī)械穩(wěn)定性，可在固體混合物料中加入表面活性劑。由于固體粉末在同表面活性劑溶液的相互作用下增強(qiáng)了物質(zhì)交換過程，可以獲得分布均勻的高分散催化劑。4.滾涂法將活性組分粘漿置于可搖動的容器中，無孔載體小球布于其上，經(jīng)過一段時(shí)間的滾動，活性組分便逐漸粘附在載體表面。為了提高涂布效果，有時(shí)還要添加粘結(jié)劑。由于活性組分容易剝離，滾涂法已不常用。5.離子交換法此法用離子交換劑作載體

9、，以反離子的形式引入活性組分，制備高分散、大表面的負(fù)載型金屬或金屬離子催化劑，尤其適用于低含量、高利用率的貴金屬催化劑制備，也是均相催化劑多相化和沸石分子篩改性的常用方法。6.熱熔融法借高溫條件將催化劑的各個(gè)組分熔合成為均勻分布的混合體、氧化物固體溶液或合金固體溶液，以制取特殊性能的催化劑。一些需要高溫熔煉的催化劑都用這種方法。主要用于氨合成熔鐵催化劑、費(fèi)托合成催化劑、蘭尼骨架催化劑等的制備。熔煉溫度、環(huán)境氣氛、冷卻速度或退火溫度對產(chǎn)品

10、質(zhì)量都有影響。固體溶液必須在高溫下才能形成，熔煉溫度顯得特別重要。提高熔煉溫度，還能降低熔漿的粘度，加快組分間的擴(kuò)散。采用快速冷卻工藝，讓熔漿在短時(shí)間內(nèi)迅速淬冷，一方面可以防止分步結(jié)晶，維持既得的均勻性；另一方面可以產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，得到晶粒細(xì)小的產(chǎn)品。退火溫度對合金的相組成影響較大例如在NiAl合金中NiAl和NiAl的組成與退火溫度有關(guān)提高溫度會增加NiAl的含量。瀝濾（溶出）NiAl合金中的Al組分時(shí)，堿液的濃度、浸溶時(shí)間、浸溶溫度對骨