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文檔簡(jiǎn)介
1、1催化原理西北大學(xué)化學(xué)系展望21世紀(jì)的化學(xué)——催化3能有別于均相催化劑的主要因素。例如,20世紀(jì)以來(lái),化學(xué)工業(yè)的品種和規(guī)模的巨大增長(zhǎng)無(wú)不借助催化劑,從世紀(jì)初合成氨的工業(yè)化,50年代以后石油化學(xué)工業(yè)和高分子工業(yè)的興起,乃至60年代以后解決環(huán)境保護(hù)為題都與使用催化劑相關(guān),現(xiàn)代化的化工和石油加工過(guò)程約90%是催化過(guò)程。目前,催化劑的用途可分為三大方面:①汽車排氣凈化;②礦物燃料加工;③化學(xué)品制造。我國(guó)自50年代開始有催化的系統(tǒng)教學(xué)和科研,目前
2、已有45所大學(xué)和科研單位培養(yǎng)各種學(xué)位的催化專門人才,開設(shè)催化課程的單位遠(yuǎn)不止此數(shù)。(見附錄)二、催化科學(xué)和技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介最早記載有“催化現(xiàn)象”的資料,可以追溯到四百多年前,1597年由德國(guó)煉金術(shù)士A.Libavius(1540~1616)著的“Alchymia”一書,而“催化作用”作為一個(gè)化學(xué)概念,則是在這之后數(shù)百年,于1836年才由瑞典化學(xué)家J.J.Berzelius(1779~1848)在其著名的“二元學(xué)說(shuō)”基礎(chǔ)上提出來(lái)。他認(rèn)為具有催
3、化作用的物質(zhì),除了和一般元素和化合物一樣與電性向?qū)Вㄕ?、?fù))的兩部分組成(二元)之外,還具有一種所謂的催化力(catalytischecraft),并引入(catalysis,分解)一詞,以和一般化學(xué)反應(yīng)相區(qū)別。在這之后,催化研究獲得了廣泛開展。1894年,德國(guó)化學(xué)家W.Ostwald(1853~1932)認(rèn)為催化劑是一種可以改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)速度而又不存在與產(chǎn)物中的物質(zhì)。“催化”目前還算不上是一門獨(dú)立的、已自成體系的學(xué)科,他的過(guò)去和現(xiàn)在
4、,都是在不斷吸取大量的分支科學(xué)的有益成就才發(fā)展并逐漸豐富起來(lái)的。1.實(shí)用催化劑的開發(fā)實(shí)用催化劑的開發(fā)和化工產(chǎn)品的原料有著密切的關(guān)系。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),化工原料經(jīng)歷了由煤——→石油(天然氣)——→煤的變化。在1940~1950年代,大宗化工產(chǎn)品主要由煤,通過(guò)電石制得的乙炔制成,這時(shí),最引人注意的催化劑是過(guò)渡金屬IB(銅)、IIB(汞、鋅)的配合物。第二次世界大戰(zhàn)后,石油化工獲得了迅猛發(fā)展。這時(shí),VIII族元素的鉑、鈀、鈷、鎳和鈦對(duì)烯烴、二烯
5、烴的活化起著重要的作用。70年代初期,由于能源危機(jī)的關(guān)系,化學(xué)工業(yè)又轉(zhuǎn)向以煤為原料的C1化學(xué),這里CO(一氧化碳)通過(guò)VIII族元素的銠、釕等的活化作用引起了普遍的注意。在已開發(fā)的實(shí)用催化劑中,以下四類催化劑最具特色:(1)配合物催化劑:典型的例子是用于烯烴、二烯烴聚合和齊聚的ZieglerNatta型催化劑,烯烴通過(guò)生成π配合物進(jìn)行氧化偶聯(lián)、或氧化陰離子化的各種鈀配合物催化劑(例如,由Wacker法自乙烯合成乙醛)。Wacker法:大
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