固体催化剂的设计详解精选课件PPT
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固体催化剂23页PPT
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26、我们像鹰一样，生来就是自Байду номын сангаас的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
固体催化剂
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
催化剂课件ppt
Vg=πr2·L Sg=2πr·L
r=2Vg/Sg
46
（5） 孔径分布
0.4
SZA/MCM-41 MCM-41
0.3
Pore Volume,(cm g-A)
0.2
0.1
0.0
10
20
30
40
50
Pore Diameter,()
47
3 酸碱催化剂及其催化作用
3.1 酸碱催化剂的应用及类型 3.2 酸碱的定义及其酸碱中心的形成 3.3 固体酸的性质及其测定 3.4 酸碱催化作用及其催化机理 3.5 分子筛催化剂及其催化作用 3.6 典型酸催化反应剖析
ml/g
式中W 1―表示催化剂的重量；
W 2―表示催化剂孔内充满四氯化碳后的重量；
d―四氯化碳密度。
44
（3） 孔隙率
催化剂颗粒内孔的体积占颗粒总体积的分数
θ =V孔/(V孔+ V真) =(1/ρ假-1/ρ真)/ 1/ρ假 = 1- ρ假/ρ真 = Vg·ρ假
45
（4）平均孔半径
假设所有的孔均为半径为r、长度为L 的圆柱形孔，则：
固体催化剂的组成
固体催化剂是工业催化过程中最普遍的一类 催化剂 按组分的多少分成单组分(元)和多组分(元)催化剂 单组分催化剂：氨氧化制硝酸的铂催化剂 多组分催化剂：主催化剂、助催化剂和载体
5
固体催化剂的组成
主催化剂（活性组分）
没有它就没有所需要的催化作用 如：加氢催化剂Ni/Al2O3中的Ni
合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的Fe
剂所得到的产物量。 单程收率 总收率
23
催化剂活性的表示方法
反应速率常数
kc=r/f(c) kp=r/f(p)
固体催化剂的设计
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有效的结构性助剂：不与活性组分发生反应形成固溶体；应为很小的颗粒，
具有高度(gāodù)的分散性能；有高的熔点。
判断结构性助剂的常用(chánɡ yònɡ)方法：用比表面判断，结构性助剂的存
在使催化剂保持较高的比表面；结构性助剂的加入不改变反应的活化能。
合成氨铁催化剂的活性组分是小晶粒形态的-Fe，其活性很高，但不 稳定，短时间内就失活。在制备过程中若加入少量Al2O3就可使其活性 延长。原因(yuányīn)是Al2O3在多孔-Fe微晶结构中起到隔膜作用，防止铁 晶粒的烧结，避免了活性表面的下降。CO选择化学吸附实验表明， Al2O3在催化剂中主要分布在颗粒外表面上，并且还发现，在873K 下退火，不加Al2O3的-Fe晶粒显著增大，加Al2O3的-Fe晶粒大小不 变。
4）非典型酸碱性的金属氧化物催化剂对不饱和烃的活化可能是- 键合型的络合活化。
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2.4 催化剂主要组分设计实例-丙烯(bǐnɡ xī)脱氢环化生成苯催化剂的设计
1、热力学计算表明(biǎomíng)反应是可能的；
2、丙烯转化(zhuǎnhuà)为苯的可能反应过程
涉及脱氢、二聚和环化三个过程，而且每步中都发生脱氢反应。因 此催化剂设计时可以将脱氢过程作为设计催化剂主要考虑依据，兼 顾二聚和环化过程。 3、考虑氧化物催化剂：参与反应的吸附物种在表面吸附的强度适 中。
2）分析催化剂设计参数的四要素：活性、选择性、稳定性/寿命、再 生性。 3）催化反应过程与催化剂化学性质有关；而传质传热则与物理性 质有关，要兼而顾之。
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二、催化剂主要(zhǔyào)组分的设计 一般而言，大多数固体催化剂由三部分组成：活性组分、助剂和载 体。
催化剂中主要组分就是指催化剂中最主要的活性组分，是催化剂中产生 活性、可活化反应分子的部分。
有效的结构性助剂：不与活性组分发生反应形成固溶体；应为很小的颗粒，
具有高度(gāodù)的分散性能；有高的熔点。
判断结构性助剂的常用(chánɡ yònɡ)方法：用比表面判断，结构性助剂的存
在使催化剂保持较高的比表面；结构性助剂的加入不改变反应的活化能。
合成氨铁催化剂的活性组分是小晶粒形态的-Fe，其活性很高，但不 稳定，短时间内就失活。在制备过程中若加入少量Al2O3就可使其活性 延长。原因(yuányīn)是Al2O3在多孔-Fe微晶结构中起到隔膜作用，防止铁 晶粒的烧结，避免了活性表面的下降。CO选择化学吸附实验表明， Al2O3在催化剂中主要分布在颗粒外表面上，并且还发现，在873K 下退火，不加Al2O3的-Fe晶粒显著增大，加Al2O3的-Fe晶粒大小不 变。
4）非典型酸碱性的金属氧化物催化剂对不饱和烃的活化可能是- 键合型的络合活化。
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2.4 催化剂主要组分设计实例-丙烯(bǐnɡ xī)脱氢环化生成苯催化剂的设计
1、热力学计算表明(biǎomíng)反应是可能的；
2、丙烯转化(zhuǎnhuà)为苯的可能反应过程
涉及脱氢、二聚和环化三个过程，而且每步中都发生脱氢反应。因 此催化剂设计时可以将脱氢过程作为设计催化剂主要考虑依据，兼 顾二聚和环化过程。 3、考虑氧化物催化剂：参与反应的吸附物种在表面吸附的强度适 中。
2）分析催化剂设计参数的四要素：活性、选择性、稳定性/寿命、再 生性。 3）催化反应过程与催化剂化学性质有关；而传质传热则与物理性 质有关，要兼而顾之。
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二、催化剂主要(zhǔyào)组分的设计 一般而言，大多数固体催化剂由三部分组成：活性组分、助剂和载 体。
催化剂中主要组分就是指催化剂中最主要的活性组分，是催化剂中产生 活性、可活化反应分子的部分。
催化工程--催化剂概述 ppt课件
的反应速率。
ri
1
dni dt
ppt课件
3
• Ω，表示反应空间，对于均相催化反应表示反应体 系的体积V;在使用固体催化剂的气固多相催化反应 的情况下，可以是固体催化剂的体积V、表面积S或 催化剂的质量w.因而它可以表示单位体积上、单位 面积上或单位质量的催化剂上的反应速率.
很显然，催化反应的速率愈高，催化剂的催化活性
指催化剂使用至失活时每个活性中心所转化反应的次数， 它与TOF的关系是：
TON=TOF(时间-1）*催化剂寿命（时间） 工业生产中TON一般是106-107
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6
• 优点：在相同的实验条件下，可以允许对 不同的研究者的实验数据进行对比，复查 和校核。
缺点：活性中心的数量不容易测定。 目前还仅限于理论方面的应用。
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17
• (1)耐热稳定性 能在高温苛刻的反应条件下， 长时间具有一定水平的活性。
极限使用温度 ：大多数催化剂都有极限使用
温度，超过一定的温度范围，活性就会降低甚 至完全丧失。
温度的影响：活性组分的挥发、流失，烧结 微晶粒的长大。
• Hutting温度：晶体开始发生晶格表面质点的迁移
Th=0.3Tm Tm为晶体的熔点 Tamman温度：晶体开始发生晶格体相迁移。
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23
• 2 助催化剂（co-catalyst)
单独使用时没有活性或活性很小，但和主催化剂
组合使用时，却能显著提高催化剂的活性、选择 性、耐热性、抗毒性和寿命等的组分；在催化剂
中只要添加少量助催化剂，即可明显达到改进催 化剂性能的目的。根据其主要作用可分为两类。
（1）结构助催化剂 能起结构稳定作用的助催化
ri
1
dni dt
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3
• Ω，表示反应空间，对于均相催化反应表示反应体 系的体积V;在使用固体催化剂的气固多相催化反应 的情况下，可以是固体催化剂的体积V、表面积S或 催化剂的质量w.因而它可以表示单位体积上、单位 面积上或单位质量的催化剂上的反应速率.
很显然，催化反应的速率愈高，催化剂的催化活性
指催化剂使用至失活时每个活性中心所转化反应的次数， 它与TOF的关系是：
TON=TOF(时间-1）*催化剂寿命（时间） 工业生产中TON一般是106-107
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• 优点：在相同的实验条件下，可以允许对 不同的研究者的实验数据进行对比，复查 和校核。
缺点：活性中心的数量不容易测定。 目前还仅限于理论方面的应用。
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• (1)耐热稳定性 能在高温苛刻的反应条件下， 长时间具有一定水平的活性。
极限使用温度 ：大多数催化剂都有极限使用
温度，超过一定的温度范围，活性就会降低甚 至完全丧失。
温度的影响：活性组分的挥发、流失，烧结 微晶粒的长大。
• Hutting温度：晶体开始发生晶格表面质点的迁移
Th=0.3Tm Tm为晶体的熔点 Tamman温度：晶体开始发生晶格体相迁移。
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23
• 2 助催化剂（co-catalyst)
单独使用时没有活性或活性很小，但和主催化剂
组合使用时，却能显著提高催化剂的活性、选择 性、耐热性、抗毒性和寿命等的组分；在催化剂
中只要添加少量助催化剂，即可明显达到改进催 化剂性能的目的。根据其主要作用可分为两类。
（1）结构助催化剂 能起结构稳定作用的助催化