工業(yè)催化復(fù)習(xí)資料

1、第一章 第一章:催化劑 催化劑催化劑 催化劑: 一類能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速度，不改變熱力學(xué)平衡，并不被明顯消耗的物質(zhì)。正催化劑：能加快反應(yīng)速度的 Cat.負(fù)催化劑：能減慢反應(yīng)速度的 Cat.催化作用 催化作用：是一種化學(xué)作用，是靠用量極少而本身不被明顯消耗的一種叫催化劑的外加物質(zhì)來加速或減慢化學(xué)反應(yīng)速度的現(xiàn)象。催化劑的基本特性 催化劑的基本特性：（1）只加速熱力學(xué)可行的反應(yīng)；（2）催化劑不影響平衡常數(shù)；(3)k 正與 k 逆相同倍數(shù)增加（

2、4）改變反應(yīng)歷程；（5）降低了反應(yīng)活化能。Arrhenius Arrhenius 方程 方程: 催化劑好差的評(píng)價(jià) 催化劑好差的評(píng)價(jià)（價(jià)值）：重要性順序：選擇性＞壽命＞活性(1) 催化劑的活性（activity）(2) 催化劑的選擇性（selectivity） (3) 催化劑的壽命（lifetime） ，可以分為三個(gè)部分，成熟期，穩(wěn)定期和衰老期。(4) 催化劑的價(jià)格（cost）(5) 催化劑的穩(wěn)定性（stability）補(bǔ)償效應(yīng) 補(bǔ)

3、償效應(yīng):在用不同方法制備的催化劑上，研究一個(gè)給定的催化反應(yīng)時(shí)，用 Arrhenius 方程表示反應(yīng)速率常數(shù)時(shí)，不同催化劑的指前因子 A 和活化能 E 是以彼此補(bǔ)償?shù)姆绞阶兓?，?dǎo)致不同的催化劑在相同的溫度和壓力下的反應(yīng)速率常數(shù)（或反應(yīng)速率）為恒值。工業(yè)催化劑著重考慮的問題 工業(yè)催化劑著重考慮的問題：（1）活性(包括選擇性)（2）穩(wěn)定性（3）流體流動(dòng)性（4）機(jī)械性質(zhì)多組分催化劑的成分 多組分催化劑的成分：（1）活性組分（active c

4、omponents）或稱主催化劑（maincatalist） ；對(duì)催化劑的活性起著主要作用。它是催化劑設(shè)計(jì)的第一步，沒有它，催化反應(yīng)幾乎不發(fā)生。其類別主要有三：即導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。（2）載體 （support 或 carrier） ；① 最重要的功能是分散活性組分、作為活性組分的基底，使活性組分保持大的表面積。② 降低對(duì)毒物的敏感性；③ 載體為 Cat.提供一定的孔隙結(jié)構(gòu)；④ 改進(jìn)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，及抵抗條件的應(yīng)力能力

5、⑤ 有些載體具有雙功能性。（3）助催化劑（promoter）：本身沒有活性或活性很小，但在加入催化劑后（一般小于催化劑總量的10%）能使催化劑具有所期望的活性、選擇性或穩(wěn)定性。其作用是：① 幫助載體，控制載體的穩(wěn)定性，控制不希望有的活性，② 幫助活性組分，可能是結(jié)構(gòu)的或電子的，③ 助抗中毒催化劑的命名方式 催化劑的命名方式：通常： 1、用“/” 來區(qū)分載體與活性組分，如：Ru/Al2O3，Pt/Al2O3，Pd/SiO2，Au/C。2、

6、用“-”來區(qū)分各活性組分及助劑， Pt-Sn/Al2O3，F(xiàn)e-Al2O3-K2O催化劑體系的分類 催化劑體系的分類：1．按催化反應(yīng)體系物象的均一性分類：（1）均相催化（homogeneous catalysis） ，反應(yīng)物和催化劑分子分散在同一相中。 （2）多相催化，反應(yīng)物和催化劑處于不同的相。(3)酶催化，介于均值催化和多相催化之間。酶催化劑小，可與反應(yīng)物分子分散在一個(gè)相中；酶催化劑大，則足以涉及表面上有許多活性部位。2.按催化劑的

7、作用機(jī)理分類：（1）氧化還原，反應(yīng)物分子與催化劑之間發(fā)生單電子的轉(zhuǎn)移而使反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵進(jìn)行均裂，從而形成了活性物種。 （2）酸堿催化，反應(yīng)物分子與催化劑之間發(fā)生電子對(duì)的轉(zhuǎn)移而使反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵進(jìn)行非均裂，從而形成了活性物種。 （3）配位催化，反應(yīng)物分子與催化劑之間形成配位鍵而使反應(yīng)物分子活化。3.按催化反應(yīng)類別分類：（見課本 39 頁(yè)） 。按反應(yīng)類別分類的好處是：① 便于比較同類型的反應(yīng)共性； ② 已知催化劑試探同類型的另一個(gè)反應(yīng)

8、，是開發(fā)新催化劑的方法之一。思考題 思考題1. 什么是催化劑、催化作用及催化反應(yīng)的補(bǔ)償效應(yīng)。 【催化劑是一類能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速度，不改變熱力學(xué)平衡，RT E Ae k / ? ?（3） pH 值，同一物質(zhì)在不同 pH 值下沉淀可能得到不同的晶形 ，多組分金屬鹽的共沉淀，pH 值的變化會(huì)引起先后沉淀 ，(故而為了保證沉淀顆粒的均一性、均勻性，pH 值必須保持相對(duì)穩(wěn)定。)（4） 加料方式，順加法：沉淀劑加入到金屬鹽溶液中，逆加法：金屬鹽溶

9、液加入到沉淀劑中，并加法：金屬鹽溶液和沉淀劑按比例同時(shí)并流加到沉淀槽中（5） 攪拌強(qiáng)度沉淀時(shí)攪拌是必需的。攪拌強(qiáng)度大，液體分布均勻，但沉淀粒子可能被攪拌漿打碎；攪拌強(qiáng)度小，液體不能混合均勻。對(duì)于晶形沉淀：沉淀劑應(yīng)在攪拌下均勻緩慢加入，以免局部過濃，對(duì)于非晶形沉淀：沉淀劑應(yīng)在攪拌下迅速加入沉淀的后處理過程 沉淀的后處理過程 ：老化-過濾-洗滌-干燥-焙燒-成型-活化課堂介紹的制備方法除沉淀法外，還有：熔融法 熔融法：在高溫條件下將催化劑的

10、各組分熔合成為均勻的混合體、合金固熔體或氧化物固熔體，以制備高活性、高穩(wěn)定性和高機(jī)械強(qiáng)度的催化劑混合法 混合法：將幾種催化劑組分機(jī)械混合在一起制備多組分催化劑，混合的目的是促進(jìn)物料間的均勻分布，提高分散度浸漬法 浸漬法：把載體浸漬（浸泡）在含有活性組分（和助催化劑）的化合物溶液中，經(jīng)過一段時(shí)間后除去剩余的液體，再經(jīng)干燥、焙燒和活化（還原或硫化）后即得催化劑（廣泛用于制備負(fù)載型催化劑，尤其負(fù)載型金屬催化劑） 。浸漬法載體的選擇 浸漬法載體

11、的選擇：對(duì)載體的一般要求是：機(jī)械強(qiáng)度高，載體為惰性，與浸漬液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，合適的顆粒形狀與尺寸，適宜的表面積、孔結(jié)構(gòu)等，足夠的吸水性，耐熱性好，不含催化劑毒物和導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì)，原料易得，制備簡(jiǎn)單，無污染。浸漬法載體的預(yù)處理 浸漬法載體的預(yù)處理：酸化，鈍化，焙燒，擴(kuò)孔浸漬法分類 浸漬法分類：（1）過量浸漬法：將載體浸漬在過量溶液中，溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時(shí)間后除去過剩的液體，干燥、焙燒、活化。 （2）等體積浸漬法：

12、預(yù)先測(cè)定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量（實(shí)際采用噴霧法——把配好的溶液噴灑在不斷翻動(dòng)的載體上，達(dá)到浸漬的目的。 （3）多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)進(jìn)行多次。 （4）浸漬沉淀法：使載體先浸漬在含有活性組分的溶液中一段時(shí)間后，再加入沉淀劑進(jìn)行沉淀。 （5）蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將其負(fù)載于載體上。浸漬法的影響因素 浸漬法的影響因素：浸漬時(shí)間，浸漬濃度（低濃度浸漬溶液和較長(zhǎng)浸漬時(shí)間有