第4章3过渡金属氧化物催化剂及其催化作用
过渡金属配合物催化剂及其催化作用
第八章
8.1.2 根据提供轨道旳情况，配位体旳分四类
④同步具有满轨道和空轨道旳配位体， 如 CO、烯烃和有机膦。这些配位体 各不相同，但对金属有机物旳催化作 用起着主要作用
✓ 表白一种CO配位体与 一种金属旳相互作用， 其中CO旳C原子具有一 种满轨道旳孤对电子和 一种空旳反键π*– 轨道。 孤对电子与金属旳空d轨 道形成一种σ键，空旳反 键轨道π*– 与金属旳满d 轨道形成π键
第八章
第八章 过渡金属配合物催化剂及其催化作用
[主要内容] 1.过渡金属配合物中旳配位键理论 2.过渡金属配合物旳催化作用基础 3.羰基合成过程 4.过渡金属配合物旳催化氧化过程 5.聚合和齐聚反应过程 6.烯烃旳歧化 7.过渡金属配合物催化剂旳多相化措施
第八章
第八章 过渡金属配合物催化剂及其催化作用
式6－6所表达旳以单金属中心旳插入反应几乎在全部配合催化体系中均可发生，也 可以说是全部配合催化过程旳基础反应
第八章
8.2.3 活化分子间旳反应
例如:常压条件和CO存在时，苯溶液中旳Mn（Me） (CO)5能够完毕式 (6 – 8 ) 所示旳平衡，提升CO旳分 压可使反应向右进行。当采用14CO示踪原于时，表 白一种与Mn相连旳羰基插入到Mn－Me之间，而不 是外来旳CO，而且羰基与金属甲基旳外端相连
c. 假如内配位体迁移反应涉及两个配位烯基，则反应经过共
轭氧化而成环状双配位［式（6－11）和（6－12）］，这 一类反应在烯烃齐聚和共聚时非常主要
第八章
8.2.3 活化分子间旳反应
2．消除反应
1) 还原消除反应
2) β– 消除反应（或β– H转移反应）
（1）还原消除反应 ✓在催化体系中与一种或几种金属中心键合旳反应基团X和Y 相互作用形成产物XY，此产物XY随即脱离金属中心旳配位 场重新形成原来旳金属活性中心
各种催化剂及其催化作用
各种催化剂及其催化作用催化剂是指在化学反应中参与反应过程，但在反应结束后仍能够恢复原状，不发生永久变化的物质。
催化剂能够降低反应的活化能，从而加速反应速率，提高反应的效率。
以下是一些常见的催化剂及其催化作用。
1.酶类催化剂：酶是生物体内的一类催化剂，它们能够加速和控制细胞内的化学反应。
例如，淀粉酶可以催化淀粉分解为葡萄糖；脱氢酶可以催化乳酸转化为丙酮酸。
2.金属催化剂：金属催化剂是最常见的一类催化剂，可以分为均相催化剂和异相催化剂。
均相催化剂溶解在反应物中，例如铂金催化剂可以催化氢气与氧气的反应生成水。
异相催化剂存在于反应物的表面，例如铁催化剂可以催化氧气和一氧化碳反应生成二氧化碳。
3.酸碱催化剂：酸和碱都可以作为催化剂，它们能够提供可用于化学反应的质子或氢离子。
例如，硫酸催化剂可以催化脂肪酸的酯化反应，碱催化剂可以催化酯类的水解反应。
4.过渡金属催化剂：过渡金属催化剂是一类特殊的金属催化剂，由过渡金属元素组成。
它们可以在反应中形成中间物种，从而加速反应的进行。
例如，氨合成反应中使用的铁催化剂能够促使氢气和氮气反应生成氨。
5.醇酶催化剂：醇酶是一类催化剂，可以催化香蕉、苹果等水果中的醇类物质从醛、酮分化成醇。
6.光催化剂：光催化剂是通过吸收光能并产生电荷转移，从而促进化学反应的催化剂。
例如，二氧化钛是一种常见的光催化剂，可以催化水的光解反应，产生氢气和氧气。
7.植物色素催化剂：植物色素是一类具有催化性质的有机化合物，可以催化光合作用中的反应。
例如，叶绿素是光合作用中的重要催化剂，能够催化光能的吸收和转化。
以上仅是一些常见的催化剂及其催化作用，实际上还有许多其他催化剂和催化作用。
催化剂在化学工业和生命科学领域中起着至关重要的作用，能够提高反应速率、增加产物产量和节约能源等。
随着科学技术的发展，对催化剂的研究和应用还将进一步深化，为人类的生活和工业生产带来更多的便利和进步。
工业催化3.3-金属及合金催化剂及其催化作用ppt课件
一般 d%可用于解释多晶催化剂的活性大小，但 不能说明晶面上的活性差别。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
金属晶格间距与乙烯加氢活性的关系
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
4.表面原子水平的不均匀性和催化活性
金属催化剂的表面是不均匀的，存在着各种不同 类型的表面位。可用原子表面的TSK模型：即台阶 （Terrace）、梯阶（Step）、和拐折（Kink）模型。 在表面上存在的拐折、梯阶、空位、附加原子等表面 位，对催化反应而言，都是活性较高的部位。
Fcc 面心立方
Bcc 体心立方
Hcp密排六方
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
头二类为主要的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过 渡金属。而过渡金属催化剂的活性组分是第Ⅷ族和第ⅠB族金属。
纳米过渡金属催化的有机合成反应
第1章纳米过渡金属催化有机反应的进展纳米金属粒子一般是指1~50nm尺寸的粒子，在这个尺度内，其形状以及大小对该金属的性能有显著的影响。
其颗粒越小，分布于表面的原子越多。
有报道表明，当纳米粒子的直径为10nm时，有大约10%的原子在粒子表面，而当纳米粒子的直径小于1nm时，则100%的原子都在粒子的表面，这使其成为一种高活性的金属形态。
[1]因而，过渡金属纳米粒子用于催化有机反应近年来在国际上引起了极大的兴趣。
[2-6]近年来，各种形状或尺寸的纳米材料相继被制备出来，它们所具有的特殊性质，为催化剂的发展提供了新的思路。
纳米催化剂可通过化学、物理等方法进行制备。
无论采用何种方法，制备的纳米粒子都必须达到如下要求: 1)粒子形状、粒径及粒度分布可控；2)粒子不易团聚；3)易于收集；4)产率高。
纳米粒子由于其大小位于纳米级尺度，因此表现出了宏观物质不具备或在宏观物质中可被忽略的一些物理效应，例如：表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等。
纳米催化剂的表面原子的排列方式以及纳米粒子的晶态结构和形状对其催化作用有显著影响。
由于表面效应使得纳米催化材料的比表面积大、表面能高、晶内扩散通道短、表面催化活性位多，同时由于反应条件温和、催化性能优异而且易于与反应产物分离，具有高活性和高选择性，因此相对于常规催化剂而言，纳米催化剂在催化领域有着更为广阔的应用前景[7]。
加之反应结束后纳米粒子可以回收而且依然保持催化活性，所以可以重复使用，且其制作过程不污染环境，是一种环境友好的催化剂，从而具有常规催化剂所无法比拟的优点。
国际上已把纳米催化剂称为第四代催化剂[7]。
1.1纳米过渡金属催化剂的一般制备和稳定方法1.1.1 纳米过渡金属催化剂的一般制备方法过渡金属纳米粒子一般可由如下方法制备[8,9]：溶胶-凝胶法、浸渍法、微乳液法、离子交换法、水解法、等离子体法、微波合成法；金属盐的化学还原；零价金属配合物的热、光以及超声化学分解；有机金属化合物配体还原；气相沉积；以及高价金属的电化学还原等。
《工业催化(第3版)》教学课件—04络合催化与聚合催化
• ４.４.４ 羰基合成与氢甲酰化
• ４.４.５ 甲醇络合羰化合成乙酸
• 这是２０世纪７０年代工业催化开发中最突出的成就之一。它 使基本有机原料合成工业从石油化工向一碳化工的领域转 化打开了大门。催化剂可用羰基钴，也可用铑的络合物。 以ＣＨ３Ｉ为促进剂。铑催化剂的反应条件相对来说要温和得 多。温度约１７５℃，压力为１～１２ＭＰａ，反应物的转化率 高。总反应式为
• 它们都是亲核的碳烯。引发了新的催化反应。
• （１）缩合反应 Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌ缩合，是一个以哌啶 剂的缩合反应。
• （２）其他类型反应 包括加成反应、酰化反应、开环反 应等。
４.８ 聚合催化
图４－８ 聚烯烃配位聚 合催化剂的变迁
• ４.８.１ Ｚｉｅｇｌｅｒ－Ｎａｔｔａ催化剂
• 其组成是由周期表中第Ⅳ类过渡金属的其中之一和第Ⅰ到第 Ⅲ类碱性金属烷基化合物共同组成。后者作为助催剂或称 活化剂，是供过渡金属变成活性中心前先还原和烷基化所 必需的。助催化剂为烷基铝，可以是三甲基铝（ＴＭＡ）、 三乙基铝（ＴＥＡ）或者二乙基铝的氯化物（ＤＥＡＣ）。该催 化体系可以是均相、反应介质可溶，也可以是负载型多相 体系。Ｎａｔｔａ是在Ｚｉｅｇｌｅｒ工作的基础上创建了丙烯 合反应体系。
• ＮＨＣ能加速化学反应，是一种不含金属原子的逊量有机化 合物，故谓之Ｏｒｇａｎｏｃａｔａ－ｌｙｓｔ。这类催化剂是 Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ和Ｐ原子组成的小分子。这类分子与金属络合 物相比较具有以下优点：①便宜易得，不像过渡金属消 耗多；②在空气中、水介质中稳定；③反应完成后无需 分离回收；④属环境友好的，不像过渡金属有毒，易污 染环境。
第４章 络合催化与聚合催化
４.１ 概述
• 络合催化，是指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用 ，并且使之在配位空间进行催化的过程。催化剂可以是溶 解状态，也可以是固态；可以是普通的化合物，也可以是 络合物，包括均相络合催化和非均相络合催化。
各种催化剂及其催化作用
各种催化剂及其催化作用催化剂是在化学反应中加速反应速率但本身并不参与反应的物质。
通过提供一个能量有效的反应途径，催化剂可以降低活化能，从而促进反应的进行。
催化剂在各个行业都有广泛的应用，包括化学、能源、环境和医药等领域。
下面是一些常见催化剂及其催化作用的例子。
1.酶催化剂：酶是生物催化剂的代表。
酶在生物体内促进化学反应的进行，如消化食物、合成物质等。
酶催化剂具有高效、高选择性、低能量消耗等优点。
2.转金属催化剂：金属催化剂广泛应用于有机合成反应中。
例如，钯催化剂常用于氢化反应、交叉缩合反应等。
金属催化剂可以提供有效的活化位点，加速反应的进行。
3.齐特尔催化剂：齐特尔催化剂常用于聚合反应中。
例如，钛齐特尔催化剂被广泛用于聚合丙烯、乙烯等。
4.五氧化二钒催化剂：五氧化二钒催化剂可用于氮氧化物的催化还原。
五氧化二钒可将氮氧化物（如NOx）还原为氮气和水。
5.铂催化剂：铂催化剂常用于汽车尾气处理中。
它可以将一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO）转化为无害的二氧化碳和氮气。
6.锂催化剂：锂催化剂可用于有机合成中的各种反应，如还原、氧化等。
锂催化剂在有机合成中具有高效、高选择性和环境友好的特点。
7.过渡金属催化剂：过渡金属催化剂广泛应用于有机合成和不对称合成中。
它们可以催化诸多反应，如氧化反应、还原反应、偶联反应等。
8.碱催化剂：碱催化剂可用于酯化、烷基化等反应。
对于许多有机反应，碱催化可大大提高反应速率。
9.氧化剂催化剂：氧化剂催化剂可用于氧化反应，如醇的氧化、烃的氧化等。
例如，二氧化锰常用作氧化剂。
10.鲍耳催化剂：鲍耳催化剂可用于烯烃的水化反应。
鲍耳催化剂可以将烯烃转化为醇。
除了以上提到的催化剂，还有很多其他种类的催化剂被广泛应用于各个领域。
催化剂的运用不仅可以提高化学反应的速率和产率，还可以使反应更加环保和节能。
催化剂的发展和应用在加速科学和工业的进步中起到了至关重要的作用。
催化剂与催化作用复习总结
催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？（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）催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）（3）催化剂对反应具有选择性（4）催化剂的寿命。
催化剂能改变化学反应的速率，其自身并不进入反应的产物，在理想的情况下不为反应所改变。
但在实际过程中不能无限制的使用，催化剂经过多次使用后会失活。
催化剂如何加快化学反应速度？催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。
催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。
催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。
如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。
若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。
在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。
这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用（活化能也较低）生成最终产物，并再生岀催化剂。
该过程可表示为：A + B=AB（慢）A + C=AC（快）AC + B=AB + C（快）式中A、B为反应物，AB为产物，C为催化剂。
由于反应的途径发生了改变，将一步进行的反应分为两步进行，两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。
该理论被称为“中间产物理论”。
在非均相催化过程中，催化剂是固体物质，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。
反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。
催化剂表面积越大，其催化活性越高。
因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。
许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金属氧化物固体催化剂。
该理论称为“活化中心理论”。
催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率，不能使化学平衡移动，不能改变反应物的转化率。
基于过渡金属氧化物催化活化过一硫酸盐高级氧化方法及其在有机污染物降解中的应用
最终生成无机物和二氧化碳等无害物质。这一研究对于环境保护和人类健康 具有重要意义，为今后进一步研究提供了理论基础和实践指导。
感谢观看
实验方法
实验选取了几种典型的有机微污染物，包括苯酚、氯苯、硝基苯和多环芳烃 等。将一定浓度的有机污染物溶液与一定浓度的紫外过硫酸盐溶液混合，在恒温 水浴中反应一定时间。然后通过高效液相色谱、气相色谱-质谱等方法对反应前 后的有机污染物进行定性和定量分析。
实验结果
实验结果表明，紫外过硫酸盐对典型有机微污染物具有较好的降解效能。在 合适的反应条件下，苯酚、氯苯、硝基苯和多环芳烃等有机污染物的降解率均达 到90%以上。通过对比不同反应条件下的实验结果，发现反应时间、反应温度、 紫外过硫酸盐浓度对降解效能有显著影响。
4、数据分析：将实验数据进行整理和统计分析，绘制染料废水降解率与反 应条件、反应时间的关系图，并计算降解过程中活性氧的产量。
结果与讨论：
实验结果表明，在相同的反应条件下，不同过渡金属氧化物对染料废水的降 解效果不同。其中，氧化铜催化剂的降解效果最佳，这可能是因为其具有较高的 比表面积和良好的导电性能。此外，随着反应时间的增加，染料废水的降解率逐 渐提高，并在60分钟内达到较高水平。同时，实验还发现，升高反应温度有利于 提高降解效果，而增大压力对降解效果的影响较小。
在反应机理方面，普遍认为过一硫酸盐在催化剂的作用下，生成具有高氧化 还原电位的活性物质，如硫酸根自由基和超氧自由基，这些活性物质能够将有机 污染物氧化降解为无害物质。此外，反应条件如温度、压力、溶液pH等也会对降 解效果产生影响，因此，优化反应条件是提高降解效率的关键。
实验设计与实施：
本次演示采用过渡金属氧化物催化活化过一硫酸盐高级氧化方法，以染料废 水中的有机污染物为研究对象，具体实验过程如下：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4章3过渡金属氧化物催化剂及其催化作用过渡金属氧(硫)化物催化剂是一类广泛应用于化学反应中的催化剂。
它们由过渡金属和氧(硫)等原子组成，具有独特的结构和催化性能。
在本
文中，我们将重点介绍过渡金属氧(硫)化物催化剂的种类、结构和催化作用，以及其在化学合成和能源转化等领域的应用。
过渡金属氧(硫)化物催化剂主要有负载型和非负载型两种形式。
负载
型催化剂是将过渡金属氧(硫)化物负载在二氧化硅、活性炭等载体上，以
增加其表面积和催化活性。
非负载型催化剂则是纯粹由过渡金属氧(硫)化
物构成的颗粒或薄膜，具有较高的比表面积和催化活性。
这两种形式的催
化剂在不同的反应中具有不同的催化机理和催化性能。
过渡金属氧(硫)化物催化剂的结构是其催化性能的关键因素。
大多数
过渡金属氧(硫)化物催化剂具有复杂的晶体结构，如层状结构、中空球状
结构等。
这些结构可以提供丰富的活性位点，并且具有调节反应中间体吸
附和反应通道的能力。
此外，过渡金属氧(硫)化物催化剂还可以通过改变
晶体结构或添加协同剂来调节其催化性能，提高催化活性和选择性。
过渡金属氧(硫)化物催化剂在化学反应中具有广泛的应用。
例如，通
过调节过渡金属氧(硫)化物催化剂的结构和成分，可以实现氧化反应、氢
化反应、催化裂解等各种化学转化。
特别是在有机合成中，过渡金属氧(硫)化物催化剂可以催化氧化还原反应、催化偶联反应、催化环化反应等，为合成高附加值化合物提供了重要的技术手段。
另外，过渡金属氧(硫)化
物催化剂还可以催化电化学反应、光化学反应等非常规化学反应，为能源
转化和环境保护等领域提供了新的解决方案。
总之，过渡金属氧(硫)化物催化剂是一类重要的催化剂，在化学合成和能源转化等领域具有广泛的应用。
通过调节其结构和成分，可以实现多种化学反应的高效催化。
随着新材料合成和催化机理的深入研究，过渡金属氧(硫)化物催化剂的催化性能有望进一步提高，为社会经济的可持续发展作出更大的贡献。