最新工业催化复习纲要

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工业催化复习要点

工业催化复习要点

工业催化复习要点一、论述题1、试说明催化剂的稳定性与寿命的区别和联系。

①催化剂的稳定性是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况;寿命是指在工业生产的条件下,催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。

②区别:催化剂的稳定性指的是变化情况,而催化剂的寿命指的是时间的长短。

③联系:催化剂的稳定性直接影响了其寿命,稳定性好的催化剂的寿命长,稳定性不好的寿命短。

2、半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低,现用ZnO作为CO氧化催化剂,反应时催化剂的电导增加。

请问(1)若O2的吸附为控制步骤时,(2)若CO的吸附为控制步骤时,分别提出增加催化剂的活性的措施。

根据半导体能带理论,ZnO是N型半导体,(1)O2的吸附为控制步骤时,O2得电子过程,应添加施主杂质,如Al3+等。

(2)CO的吸附为失电子过程,应添加受主杂质如Li+。

3、说说催化剂为什么不能改变平衡的位置。

因为化学平衡是由热力学决定的,DG0=-RTlnkp,其中kp为反应的平衡常数,DG0是产物与反应物的标准自由焓之差,是状态函数,只决定于过程的始态和终态,而与过程无关,催化剂的存在不影响DG0值,它只能加速达到平衡所需要的时间,而不能移动平衡点。

二、简答题1、什么是d带空穴?它与金属催化剂的化学吸附和催化性能的关系,d带空穴是越多越好吗?d带空穴是指金属的d带中某些能级未被充满,可看做d带中的空穴。

关系:有d带空穴,就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键,生成表面中间物种,具有催化性能。

D带空穴越多,对反应分子的化学吸附也越强。

催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移,这就要求催化剂既具有接受电子的能力,又有给出电子的能力过渡金属的d空穴正是具有这种特性,然而对于一定的反应,要求催化剂具有一定的d空穴,而不是越多越好。

因为并不是d带空穴越多,其催化活性就越大。

过多可能造成吸附太强,不利于催化反应。

2、催化剂的四个基本特征是什么?①催化剂只加速热力学上可以进行的反应,而不能加速热力学上无法进行的反应;②只能改变化学反应的速度,而不能改变化学平衡的位置;③催化剂参与化学反应: 通过改变反应历程、降低活化能而改变反应速度;④催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性。

工业催化 复习资料

工业催化 复习资料

第一章:催化剂催化剂: 一类能够改变化学反应的速度,不改变热力学平衡,并不被明显消耗的物质。

正催化剂:能加快反应速度的Cat.负催化剂:能减慢反应速度的Cat.催化作用:是一种化学作用,是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。

催化剂的基本特性:(1)只加速热力学可行的反应;(2)催化剂不影响平衡常数;(3)k 正与k 逆相同倍数增加(4)改变反应历程;(5)降低了反应活化能。

Arrhenius 方程: 催化剂好差的评价(价值):重要性顺序:选择性>寿命>活性(1) 催化剂的活性(activity )(2) 催化剂的选择性(selectivity ) (3) 催化剂的寿命(lifetime ),可以分为三个部分,成熟期,稳定期和衰老期。

(4) 催化剂的价格(cost )(5) 催化剂的稳定性(stability ) 补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上,研究一个给定的催化反应时,用Arrhenius 方程表示反应速率常数时,不同催化剂的指前因子A 和活化能E 是以彼此补偿的方式变化的,导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数(或反应速率)为恒值。

工业催化剂着重考虑的问题:(1)活性(包括选择性)(2)稳定性(3)流体流动性(4)机械性质多组分催化剂的成分:(1)活性组分(active components )或称主催化剂(maincatalist );对催化剂的活性起着主要作用。

它是催化剂设计的第一步,没有它,催化反应几乎不发生。

其类别主要有三:即导体、半导体和绝缘体。

(2)载体 (support 或 carrier );① 最重要的功能是分散活性组分、作为活性组分的基底,使活性组分保持大的表面积。

② 降低对毒物的敏感性;③ 载体为Cat.提供一定的孔隙结构;④ 改进催化剂的机械强度,及抵抗条件的应力能力⑤ 有些载体具有双功能性。

(3)助催化剂(promoter ):本身没有活性或活性很小,但在加入催化剂后(一般小于催化剂总量的10%)能使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性。

工业催化考试复习资料

工业催化考试复习资料

工业催化1.什么是催化剂?催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。

2.什么是催化反应?涉及催化剂的反应3.催化作用有哪些基本特征1)催化剂只能加速热力学上可以进行的反应,而不能加速热力学上无法进行的反应2)只能加速反应趋于平衡,不能改变平衡的位置,只能加速热力学上可以进行的反应3)对加速反应具有选择性 4)催化剂的寿命4.催化剂为什么不会改变化学平衡的位置?化学平衡是由热力学决定的,∆G0=—RT1nKP ,其中KP为反应的平衡常数,∆G0是产物与反应物的标准自由焓之差,是状态函数,只决定于过程的始终态,而与过程无关,催化剂的存在不影响∆G0值,它只能加速达到平衡所需的时间,而不能移动平衡点。

5.催化剂为什么能加快反应速度?催化剂能降低反应的活化能6.按使用条件下的物态催化剂可分为几类,各是什么?酸碱催化剂,非纳米分子筛催化剂,金属催化剂,金属氧化物和硫化物催化剂,络合催化剂,7.催化剂的组成包括哪几部分?活性组分,助催化剂,载体8.吸附和催化有什么关系催化的前提是发生吸附,气—固相催化反应中,至少有一种反应物要吸附在催化剂的表面上。

吸附键的强度要适当,吸附的过强或过弱都不利于下一步化学反应的进行。

如果催化剂对反应物吸附过强,往往形成较稳定的表面络合物;吸附过弱,反应物分子活化不够,不利于反应。

9.物理吸附与化学吸附有什么区别。

物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附层单层或多层单层选择性无有热效应较小,近于液化热较大,近于化学反应热吸附速度较快,不受温度影响,不需活化能; 较慢,温度升高,速度加快,需要活化能a.物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。

具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。

物理吸附就好像蒸汽的液化只是液化发生在固体表面上罢了。

分子在发生物理吸附后分子没有发生显著变化。

b.化学吸附是在催化剂表面质点吸附分子间的化学作用力而引起的,如同化学反应一样,而两者之间发生电子转移并形成离子型,共价型,自由基型,络合型等新的化学键。

工业催化复习纲要

工业催化复习纲要

第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质,它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径,降低反应活化能,加快反应速度(催化剂的共性—活性),催化剂对反应具有选择性(催化剂的专用性),只能加速热力学上可行的反应,而不能加速热力学上不能进行的反应,只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡位置(平衡常数)2、催化反应分类催化反应机理分类反应:均相催化反应非均相(多相)催化反应酶催化反应机理:酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法:主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能:活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性:催化剂对反应加速的程度,用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性(活性组分挥发、流失;活性组分烧结或微晶长大,进而比表面、活性位减少)化学稳定性(稳定的催化剂化学组成和化合状态,活性组分和助催化剂不产生化学变化)抗污稳定性(催化剂表面积焦、积炭)抗毒稳定性(催化剂对有害物质毒化的抵抗能力)选择性:指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。

用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S(选择性)= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y(产率) = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散:反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散(孔)内扩散:反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附:反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应:吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附:产物分子自催化剂内表面脱附(孔)内扩散:产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散:产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型(Langmuir表面模型)——理想吸附固体表面能量分布均匀,吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附➢原有不均匀表面模型(Surface heterogeneity)固体原有表面能量分布是不均匀的。

工业催化复习

工业催化复习

工业催化课程总结:第二章:1.催化剂只能加速反应达到平衡,而不改变平衡常数,因此可逆反应的正逆反应速率常数之比k正/k逆保持不变。

2.根据催化作用以及催化剂定义和特征分析,有三种重要的催化指标:活性、选择性和稳定性。

3.助催化剂是催化剂的辅助成分,按作用机理可分为结构型和电子型两类。

4.助催化剂除促进活性组分的功能以外,也可以促进载体功能。

5.将活性组分用不同方法负载于载体上,可以使催化剂获得大的活性表面和适宜的孔结构。

6.催化剂的机械强度与载体的材质、物性及制法有关。

7.活性是指催化剂影响反应进程变化的程度。

对于固体催化剂,工业上常采用给定温度下完成原料的转化率来表达8催化剂的稳定性,是指它的活性和选择性随时间变化的情况。

9工业催化剂的寿命是指在工业生产条件下,催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。

10.均相催化是指催化剂与反应介质不可区分,与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。

11.均相催化目前研究发展的主攻方向之一是将均相催化剂固载化,方法是将活性组分金属原子锚定在有机高聚物和无机高聚物上。

考核要求:1、掌握催化作用的定义与特征;2、掌握催化剂的组成与载体的功能;3、掌握化工生产对工业催化剂的要求;4、理解均相催化剂的特征。

第三章:1.固体催化剂的表面键合能力强烈依赖于表面及其形貌特征,它们又关联到体相的物理和化学性质。

对于金属催化剂,则主要关注的是立方结构和六方密堆结构;对于非金属型催化剂,则需要关注更为复杂的结构。

2.催化所关注的金属多属bcc和Fcc晶体结构型,而催化剂载体材料一般采用绝缘体,如金属氧化物等。

4.多相催化反应过程中的化学过程与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关,也称化学动力学过程。

5.外扩散速率的大小及其施加的影响,与流体的流速、催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度、黏度有关。

实际上仅根据气流线速和粒径就可以做出判断。

6.由于催化反应经受着内、外扩散的限制,常使观测的反应速率较之催化剂本征的反应速率要低,故存在一个效率因子问题。

工业催化-复习要点-丁春华剖析

工业催化-复习要点-丁春华剖析

工业催化-复习提要1催化剂和催化作用(1)催化剂是一种能够改变化学反应速率而不改变化学反应热力学平衡位置,且本身在化学反应中不被明显消耗的化学物质。

(2)催化作用的基本特征1)催化剂只能催化热力学上可行的化学反应2)催化剂只能改变化学反应速率,而不能改变化学平衡的位置3)催化剂对反应具有选择性4)催化剂具有寿命,催化剂并不能无限期地使用。

哪怕只是化学反应的短暂参与者,在长期受热和化学作用下,也会经受不可逆的物理的或化学的变化,如:晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融等等,这些过程导致催化剂活性下降,当反应进行时催化剂经受亿万次这种作用的侵袭,最后导致催化剂失活。

(3)催化剂的性能指标活性、选择性、稳定性(4)催化剂的组成与载体的功能催化剂的组成:活性组分,载体,助催化剂载体的功能:1)提供有效的表面和适宜的孔结构,维持活性组分高度分散;2)增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定的形状;3)改善催化剂的热传导性能,以满足反应过程的传热要求;4)减少活性组分的用量,特别是贵金属的用量;5)提供附加的活性中心;6)活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用,影响催化活性。

(5)对工业催化剂的要求应具备的三方面基本要求:1)适宜的活性2)较高的选择性3) 长寿命2 多相催化的反应步骤多相催化反应的步骤:i.催化剂内表面催化剂外表面内扩散ii. 反应物由外表面向催化剂内表面扩散;iii. 反应物吸附在表面上;iv. 反应物在表面上进行反应,生成产物;v. 产物从表面上解吸;vi. 产物从内表面向外表面扩散;vii. 产物从外表面向气体主体扩散气相产物外表面3 Langmuir 吸附等温式(1)Langmuir吸附模型(理想吸附模型):⑴吸附是单分子层的–每个吸附分子占据一个吸附位;当固体表面铺满一个单分子层以后,吸附达到极限,V=V m;⑵表面是均匀的--固体表面各处吸附能力相同;⑶表面上的吸附质分子间无相互作用--吸附质只与吸附剂间发生相互作用;⑷吸附平衡是一动态平衡。

催化原理复习大纲-应用化学

催化原理复习大纲-应用化学

“催化基础导论”课程复习大纲绪论知识点:催化作用的重要性催化作用与催化剂知识点:催化剂基本概念,作用特征,催化剂组成;重点:1.催化剂、催化作用、催化循环的表述方法。

2.催化剂的四个作用特征,催化剂如何加快化学反应速度;3.熟悉催化剂的组成。

4.催化剂的性能指标。

问题:1. 催化剂作用的特征有那些?催化剂能否改变化学平衡?只加速热力学上可进行的反应只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡的位置对反应具有选择性催化剂有一定的寿命2. 催化剂是如何加快化学反应速度的?使用催化剂是通过降低反应活化能来提高反应速率和控制反应方向的最有效方法3. 催化剂为什么具有寿命?P224. 催化循环?P225. 催化剂的组成及其作用(载体、助催化剂的功能)?活性组分,助催化剂(结构型和电子型),载体(载体的功能p24)6. 一个好的工业催化剂应满足哪些条件?一定的选择性,较高的稳定性,活性(工业上催化剂三因素的重要性顺序性:选择性>寿命>活性7. 催化剂的活性、选择性的含义是什么?如何计算?活性是指催化剂影响反应进程变化的程度选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率,P288. 何为转化率、收率?如何计算转化率、收率和选择性?p27, p28吸附作用与多相催化知识点:多相催化反应步骤、吸附与吸附等温方程、吸附的应用重点:1. 多相催化的反应步骤2. 吸附态及吸附化学键问题1. 多相催化反应包括哪几个步骤?P402. 何为控制步骤?何为动力学操作区?何为扩散操作区?总反应速度主要决定于其中起阻滞作用最大的一步,这样的步骤一般称为速度控制步骤多相催化反应步骤中的三个化学过程步如有一步为速控步骤时,称为动力学操作区四个扩散过程步之一为速控步骤时称处于扩散操作区。

3. CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态?为什么会存在多种吸附态。

吸附态:直线型、桥型、多重型、孪生型。

CO分子的化学吸附,既有π电子参加,又有孤对电子参加,所以它可以有多种吸附态;可以线形吸附在金属表面,也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联,在足够高的温度下,还可以解离成碳原子和氧原子吸附。

工业催化复习课

工业催化复习课

B)产物的选择催化
+CH3OH
C)过渡状态限制的择型催化
×
D)分子交通控制的择型催化
★典型工业催化剂制法实例
工业氨合成铁系催化剂的制备 (热熔融法)
–主催化剂:Fe; –助催化剂:Al2O3、K2O等。
Raney-Ni加氢催化剂(热熔融法-沥滤);
–主催化剂:Ni; –前躯体组成:Ni : Al = 50 :50
助催化剂是具有提高催化剂活性、选择性、改 善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等 性能的组分,它本身无活性,但加入少量可改 变明显主催化剂的性能。
助催化剂根据其作用原理不同可分为结构型、 电子型和晶格缺陷型助催化剂。
★工业生产中对催化剂的基本要求
(1)使用寿命长;(2)选择性高;(3)活 性高;(4)抗毒型好;(5)导热性好;(6) 机械强度好;(7)无毒无味;(8)压力降 小;(9)价廉易得等。通常催化剂很难满足 以上所有要求,在选择时要抓主要因素。
–优点
催化范围广(几乎所有有机反应); 反应条件温和(室温、常压); 反应活性极高(1012); 选择性极高(结构、立体化学); 可自动调节活性;
–缺点
离开母细胞后不稳定,易变性失活; 分离、精制过程昂贵; 难以维持高浓度,驯化困难。
★负载型催化剂的构成
固体催化剂
Supported catalyst
催化剂对反应具有选择性; 催化剂具有寿命。
★按反应体系的聚集态给催化反应分类
非均相催化反应:
在两种或两种以上相存在的反应体系(催化剂、
反应物、产物)中进行的催化反应。如:
气固
Fe催化合成氨
气液
磷酸催化烯烃聚合反应
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第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质,它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径,降低反应活化能,加快反应速度(催化剂的共性—活性),催化剂对反应具有选择性(催化剂的专用性),只能加速热力学上可行的反应,而不能加速热力学上不能进行的反应,只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡位置(平衡常数)2、催化反应分类催化反应机理分类反应:均相催化反应非均相(多相)催化反应酶催化反应机理:酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法:主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能:活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性:催化剂对反应加速的程度,用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性(活性组分挥发、流失;活性组分烧结或微晶长大,进而比表面、活性位减少)化学稳定性(稳定的催化剂化学组成和化合状态,活性组分和助催化剂不产生化学变化)抗污稳定性(催化剂表面积焦、积炭)抗毒稳定性(催化剂对有害物质毒化的抵抗能力)选择性:指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。

用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S(选择性)= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y(产率) = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散:反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散(孔)内扩散:反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附:反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应:吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附:产物分子自催化剂内表面脱附(孔)内扩散:产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散:产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型(Langmuir表面模型)——理想吸附固体表面能量分布均匀,吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附原有不均匀表面模型(Surface heterogeneity)固体原有表面能量分布是不均匀的。

气体首先吸附在能量最高(最活泼)的表面位上,这时形成的吸附键最强,吸附热最大。

后来气体分子只能在能量依次下降的表面位上发生吸附诱导不均匀表面模型(Induced surface heterogeneity)固体表面能量分布起初是均匀的,但是吸附分子之间的相互排斥作用会诱导固体表面产生不均匀性。

表面覆盖度的增大,吸附分子间的排斥作用加强,从而减弱了吸附键的强度4.吸附等温线:理想吸附 (Langmuir 解离吸附竞争吸附)与非理想吸附 (Temkin Freundlich BET) 性质及应用范围5.吸附和催化反应过程中的溢流现象:氢溢流与氧溢流氢分子在金属表面吸附并解离成原子态氢,然后迁移到金属氧化物、活性炭、分子筛或其它固体表面上,并与氢的接受体形成新键(氢溢流)与氢溢流一样,其它原子态物种(O)、分子态物种(CO、NO)也可发生溢流现象第三章催化剂的制备1.沉淀法:形成沉淀的条件;沉淀过程;金属盐类和沉淀剂的选择;影响沉淀的因素(晶体和非晶);沉淀的后处理过程。

条件和过程:在金属盐溶液中加入沉淀剂,生成难溶金属盐或金属水合氧化物,从溶液中沉淀出来,再经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体选择:硝酸盐,硫酸盐,有机酸盐。

碱类,碳酸盐,有机酸。

不能引入有害杂质,沉淀剂溶解度要大,沉淀物溶解度要小,沉淀要易过滤和洗涤,沉淀剂必须无毒。

老化后处理过程:过滤,洗涤,干燥,焙烧,成型,活化因素:容易浓度,ph,温度,搅拌强度,加料方式2.溶胶-凝胶法:溶胶;凝胶;金属醇盐;溶胶:分散在分散介质中的分散相颗粒粒径为1-100 nm的分散系统凝胶:溶胶通过胶凝作用,胶体粒子相互凝结或缩聚而形成三维网状结构,从而失去流动性而生成的一种体积庞大、疏松、含有大量介质液体的无定形沉淀金属醇盐:金属和醇缩合的产物3.微乳法:微乳体系组成;影响生成纳米粒子的因素组成:有机溶剂水(溶液),水(溶液),助表面活性剂因素:W/O值,反应物浓度,表面活性剂种类及浓度,助表面活性剂种类及浓度,温度4.熔融法在高温条件下将催化剂的各组分熔合成为均匀的混合体、合金固熔体或氧化物固熔体,以制备高活性、高稳定性和高机械强度的催化剂5.浸渍法:浸渍液的配置;浸渍影响因素配置:活性组分金属的易溶盐——硝酸盐、铵盐、有机酸盐(乙酸盐、乳酸盐)适当的浓度因素:浸渍时间,浸渍液浓度第四章酸碱催化剂1.固体酸碱的定义和分类酸:能给出质子的物质,碱:能接受质子的物质。

B 酸(质子酸) B 碱(质子碱)酸:能接受电子对的物质,碱:能给出电子对的物质, L 酸(非质子酸) L 碱(非质子碱)分类:2.固体表面酸碱性质及其测定:固体酸性质的测定;酸强度与酸量的测定(三种方法)酸位类型的鉴定——吸附探针分子(NH3或吡啶)的红外光谱法方法:指示剂法(测定酸强度),指示剂-正丁胺滴定法,程序升温脱附法3.酸碱中心的形成过程:金属氧化物;复合氧化物(田部浩三);如书54页4.固体酸碱催化反应机理:酸催化;碱催化;协同催化酸催化——正碳离子机理碱催化——负碳离子机理5.固体酸的催化作用:酸位与催化作用的关系;酸量与催化活性的关系;酸强度与催化活性和选择性的关系⏹酸位:1多数酸催化反应是在 B 酸位上进行的,L 酸位无活性2、L 酸位催化作用3、B、L 酸位兼备催化作用⏹酸量:活性与酸量(H0 -3)呈线性关系,即:酸量↗,活性↗,非线性关系⏹酸强度:强酸中心 C - C 断裂:催化裂化、骨架异构化、烷基转移和歧化反应等弱酸中心,C - H 断裂:氢转移、水合、环化、烷基化等反应不全,见书6.固体超强酸:种类;酸性来源;失活原因以及改性措施种类:负载卤素系列:SbF5、TaF3、BF3等负载在Al2O3、SiO2、SiO2-Al2O3、SiO2-ZrO2 等载体上SO42-促进系列(SO42-/MxOy): SO42-/ZrO2、SO42-/TiO2、SO42-/Fe2O3金属氧化物促进系列:WO3/ZrO2、WO3/TiO2、WO3/Fe2O3、WO3/SnO2、MoO3/ZrO2、B2O3/ZrO2酸性来源:固体超强酸的失活:表面SO42-的流失(最主要,尤其是液固反应)表面SO42-被还原,S从+6价降至+4价结炭与中毒改性措施:引入其它金属或金属氧化物,引入稀土元素分子筛改性7.杂多酸:假液相性以及催化位由于杂多酸的次级结构具有较大柔性,极性分子容易通过取代其中的水分子或扩大聚阴离子之间的距离而进入其体相中。

这种吸收了大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液,其状态常被称为“假液相”杂多酸比表面虽低(< 10 m2/g),但由于具有“假液相”特性,极性分子可进入其体相,因此催化反应不仅能在其表面上进行,而且还能在其体相内进行,因此活性很高若仅发生表面型反应,那么反应活性与杂多酸比表面积直接相关第五章分子筛催化剂1.分子筛晶胞化学组成以及结构层次分子筛多为结晶硅铝酸盐,其晶胞化学组成式可表示为:M2/nO ·Al2O3 ·xSiO2 · yH2O,能在分子水平上筛分物质2.分子筛类型以及结构特征方钠型沸石,如A型分子筛,八面型沸石,如X-型、 Y-型分子筛,丝光型沸石,高硅型沸石,如ZSM-5等3.分子筛的性质特点4.分子筛表面酸性的来源以及酸性调变分子筛表面上的OH基显酸位中心;骨架外铝离子会强化酸位,形成L酸中心;多价阳离子也可能产生OH基显酸位中心;过渡金属离子还原可能形成酸位中心。

酸性调变:前面所述的分子筛酸中心形成的机理,具有普适性;对于耐酸性强的分子筛,如ZSM-5、丝光沸石等,可以提过稀盐酸直接交换将质子引入。

其它分子筛均需先变成铵型后,再加热分解。

OH基酸位的比活性,因分子筛而异。

通常OH基的比活性是分子筛中Si/Al的函数, Si/Al越高, OH基的比活性越高。

5.分子筛的择形催化(定义机理调变措施)分子筛结构中有均匀的内孔,当反应物和产物的分子大小与晶内孔径相接近时,催化反应的选择性取决于分子与孔径的相应大小,这种选择性称之为择形催化。

⏹择形选择性机理:由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的,称为质量传递选择性;由催化反应过渡态空间限制引起的,称为过渡态选择性。

⏹措施:毒化外表面活性中心;修饰孔口的大小;改变晶粒大小。

第六章金属催化剂1.金属催化剂都是过渡金属?电子组态特点?金属催化剂都是过渡金属组态特点:最外层有1~2个S电子,次外层有1~10个d 电子。

Pd 的最外层无S 电子,除Pd外这些元素的最外层或次外层没有填满电子、特别是次外层d电子层没有填满。

2.d空穴与化学吸附以及催化性能的关系?带空穴愈多,末配对的d电子愈多,对反应分子的化学吸附也愈强。

有d带空穴,就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键,生成表面中间物种,具有催化性能。

对于Pd和IB族(Cu、Ag、Au)元素d轨道是填满的,但相邻的S轨道上没有填满电子。

在外界条件影响下,如升高温度时d电子可跃迁到S轨道上,从而形成d空穴,产生化学吸附。

催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移,这就要求催化剂既具有接受电子的能力,又有给出电子的能力。

过渡金属的d空穴正是具有这种特性,然而对一定的反应,要求催化剂具有一定的d空穴,而不是愈多愈好。

3.d特性百分数:定义以及与催化活性的关系d特性百分数(d%):杂化轨道中d原子轨道所占的百分数。

关系:从活化分子的能量因素考虑,要求化学吸附既不太强,也不要太弱。

吸附太强导致不可逆吸附,吸附太弱则不足以活化反应分子。

金属催化剂的活性要求d%有一定范围。

广泛应用的加氢催化剂主要是周期表中的第四、五、六周期的部分元素,它们d%差不多都在40%~50%范围内。

4.几何因素,晶格缺陷与催化活性的关系分子的活化是通过与催化剂表面的相互作用而实现的。

即由化学吸附而形成活化络合物,再进一步反应。

如果这种作用力是属于共价键,那么形成的表面键就具有一定的方向性,要使反应分子活化,首先必须在化学吸附过程中使某些键变形,甚至断裂。

这要求反应物分子中原有的键与催化剂表面原子间的键长相对应,键角的张力最小。

要求催化剂原子和反应物分子结构在几何尺寸上接近的理论称之为几何对应理论。

对于一个真实的晶体,总有一种或多种结构上的缺陷。

这些缺陷对固体催化剂的化学吸附、催化活性、电导作用和传递过程等都起着极为重要的作用。

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