工业催化知识点整理
工业催化复习
-1 -第二章IUPAC 于1981年提出的定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改 变该反应的标准Gibbs 自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应为催化 反应特征：（1） 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应 .（2） 只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置•对于可逆反应，能催 化正方向的催化剂，就能催化逆反应方向（3） 催化剂对反应具有选择性（4 ）催化剂活性有一定寿命催化反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活 化能，而副反应活化能的降低则不明显.催化剂组成：1. 活性组分：化学活性2. 载体：高表面积，孔结构，机械强度等3. 助催化剂：对活性组分/载体改性活性组分：催化剂的主要成分，可由一种物质组成，也可由多种物质组成活性组分的分类：金属；过渡金属氧化物、硫化物；非过渡金属氧化物第四章固体酸：天然粘土物质，天然沸石，金属氧化物及硫化物，氧化物混合物，金属盐 等;固体碱：碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝，金属氧化物，金属盐等液体酸：H2SO4,H3PO4,HCI 水溶液，醋酸等液体碱：NaOH 水溶液，KOH 水溶液杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为 d 特性百分数（d%），金属的d%越大，相 应的d 能带中的电子填充越多，d 空穴就越少。
广为应用的金属加氢催化剂来说， d%在 40-50% 为宜。
d 带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。
但也不是 d 带空穴越多，其催化活性就越大。
因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。
金属在载体上微细的程度用分散度 D （ Dispersion ）来表示，其定因为催化 反应都是在位于表面上的原子处进行，故分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。
当 D = 1时，意味着金属原子全部暴露。
第五章环境友好加工要求：极高的转化率；接近100%的选择性；污染物的浓度必须降至10-6级或零排放。
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结1. 催化剂的定义和分类催化剂是指能加速化学反应速率而本身不参与反应的物质。
根据催化反应的类型和应用范围，催化剂可以分为三类：均相催化剂、非均相催化剂和酶催化剂。
均相催化剂指在反应体系中与反应物相同的物质，非均相催化剂指在反应体系中与反应物相异的物质，酶催化剂是一种生物催化剂。
2. 催化剂的作用原理催化作用的基本原理是通过改变活化能，使得反应能够以更低的能量障碍进行。
催化剂在化学反应过程中会形成过渡态，通过吸附和解离反应物分子来降低活化能，从而提高反应速率。
而酶催化作用则是通过特定的活性位点使得反应物分子以更高效的方式进行化学反应。
3. 催化剂表面结构和活性位点催化剂表面结构和活性位点是催化剂催化作用的关键。
催化剂的活性位点是指能够吸附和反应反应物的部位，而催化剂的表面结构决定了活性位点的分布和特性。
在催化剂的设计和研究过程中，对催化剂表面结构和活性位点的理解和控制是至关重要的。
4. 催化反应的热力学和动力学催化反应的热力学和动力学性质对于理解和优化催化反应过程至关重要。
热力学研究了反应物与产物之间的化学平衡，而动力学研究了反应速率随时间的变化。
通过研究催化反应的热力学和动力学性质，可以优化催化剂的设计和反应条件。
5. 工业催化反应的应用工业催化反应在化工、能源、环保等领域具有重要的应用价值。
以氢气和氧气为反应物的合成氨催化反应、以氢气和一氧化碳为反应物的甲醇合成催化反应、汽油和柴油的加氢精制催化反应等都是工业上重要的应用。
6. 催化剂的设计和研究方法催化剂的设计和研究方法包括实验室合成和表征、计算模拟和理论研究等。
通过实验室合成和表征可以获得催化剂的物理和化学性质，通过计算模拟和理论研究可以对催化剂的结构和活性进行深入的理解。
在工业催化领域，通过对催化剂的设计和研究方法的不断深入和发展，可以为工业催化反应的高效和环保提供重要的技术支持。
7. 环保催化技术环保催化技术是指在保证催化反应效率的前提下，减少对环境的污染。
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2.1 催化剂和催化作用催化剂是一种能够与反应物相互作用，加速反应速率而不改变化学反应的标准Gibbs自由焓变化，且反应终结时本身保持不变的化学物质2.1.2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2.2 催化剂的组成与载体的功能2.2.1催化剂的组成应2.2.2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；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸提供附加的活性中心；⑹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。
2.3 对工业催化剂的要求具备的三方面基本要求： 1)适宜的活性 2)较高的选择性 3) 长寿命工业催化剂的四个基本指标：选择性、稳定性、活性、成本活性：催化剂影响反应进程变化的程度。
选择性：所消耗的原料转化成目的产物的分率。
稳定性：催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。
寿命：在工业生产条件下，催化剂的活性能达到装置产能力和原料消耗定额的允许使用时间。
2.4均相催化剂的特征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。
用于液相反应，溶于反应介质中，以独立自由的分子形态存在。
用于MNR/IR等分析手段。
液态酸碱催化剂，可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化属于这一类。
均相催化剂与多相催化剂的比较各自优缺点多相催化剂：无需连续添加催化剂；大大减少了腐蚀问题；简化了产品的回收；制造费用下降选择性较高；产品纯度很高；安全性增加均相催化过程有以下优缺点：（1）反应条件温和，有利于节能。
工业催化原理——知识要点
第四章金属催化剂及其催化作用1、金属催化剂的应用及其特性1）金属催化剂的应用金属催化剂：指催化剂的活性组分是纯金属或者合金纯金属催化剂：指活性组分只由一种金属原子组成，这种催化剂可单独使用，也可负载在载体上合金催化剂：指活性组分由两种或两种以上金属原子组成2）金属催化剂的特性常用的金属催化剂的元素是d区元素，即过渡元素（ⅠB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ族元素）金属催化剂可提供的各种各样的高密度吸附反应中心2、金属催化剂的化学吸附1）金属的电子组态与气体吸附能力间的关系（1）金属催化剂化学吸附能力取决于金属和气体分子的化学性质，结构及吸附条件（2）具有未结合d电子的金属催化剂容易产生化学吸附（3）价键理论：不同过渡金属元素的未结合d电子数不同，他们产生化学吸附的能力不同，其催化性能也不同（4）配位场理论：金属表面原子核体相原子不同，裸露的表面原子与周围配位的原子数比体相中少，表面原子处于配位价键不饱和状态，他可以利用配位不饱和的杂化轨道与被吸附分子产生化学吸附。
（5）吸附条件对进水催化剂的吸附的影响：低温有利于物理吸附，高温有利于化学吸附高压有利于物理吸附，也有利于化学吸附2）金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系（1）金属催化剂的电子逸出功（脱出功）定义：将电子从金属催化剂汇中移到外界（通常是真空环境中）所需做的最小功，或者说电子脱离金属表面所需要的最低能量符号：Φ，在金属能带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差意义：其大小代表金属失去电子的难易程度或说电子脱离金属表面的难易（2）反应物分子的电离势定义：指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需的最小功，用I表示。
意义：其大小代表反应物分子失去电子的难易程度。
电离能：激发时所需的最小能量（3）化学吸附键和吸附状态①当Φ>I时，电子将从反应物分子向金属催化剂表面专业，反应物分子变成吸附在金属催化剂表面上的正离子。
反应物分子与催化剂活性中心吸附形成离子键，它的强弱程度决定于Φ与I的相对值，两者相差越大，离子键越强。
工业催化复习资料最终版
1.催化剂的定义是: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.催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。
3.催化剂的基本特征：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)催化剂只能加速反应趋于平衡，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。
4.工业催化剂一般有哪些组分组成?各组分具有什么功能？①活性组分：提供改变反应历程的组分，多为金属、氧化物、酸碱②载体组分：提供高的比表面积、孔结构、活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体。
多数为硅和铝的氧化物③助催化剂组分：催化剂的辅助组分，本身没有活性或者活性很低，用于活性组分或载体改性。
5.载体的功能主要体现在哪几个方面？（分散作用、稳定作用、支撑作用，传热和稀释作用、助催化作用）①提供适宜的比表面和孔结构②维持催化的形状和机械强度③改善催化剂热传导性④提高催化剂中活性组分分散度⑤提供附加活性中心⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用6.催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它包括催化剂的活性、选择性和稳定。
7.多相催化反应过程中，从反应物到产物一般经历哪些步骤包括五个连续的步骤。
(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；(2)反应物分子在催化剂表面上吸附；(3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；(4)反应产物自催化剂表面脱附；(5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。
8.当气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象称为吸附现象。
9.几种等温吸附等温吸附平衡过程用数学模型方法来描述可得到等温方程，其中包括:Langmuir（朗格缪尔)等温方程，Freundlich(弗郎得力希)等温方程，T}MKI}IH(焦姆金)等温方程及BET(Brunauer, Emmett 及Teller)等温方程等。
工业催化总结
工业催化总结第二章催化作用与催化剂1.提高反应速度的手段：加热的方法光化学方法电化学方法催化方法2.什么是催化剂，催化作用：催化剂是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。
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。
3. 催化作用的四个基本特征是什么？⑴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（在开发一种新的化学反应的催化剂时，首先要对该反应体系进行热力学分析，看在给定的条件下是否属于热力学上可行的反应）。
⑵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)，且催化剂可同时加速正逆反应（化学平衡是由热力学决定的∆G0＝—RT1nK P，其中K P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）。
；⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。
⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。
4.催化剂几个重要的性能指标选择性稳定性活性5.活性的几种表示方法⏹转化率⏹时空产率（指在一定条件（温度、压力、进料组成、空速）下，单位时间内，使用单位体积V或单位质量的催化剂所能得到目的产物的量（摩尔数N B、或质量）来表示，如下式：Y= N B／（V · t））⏹转换频率单位时间内每个活性中心转化的分子数。
⏹反应速率⏹比活性6.工业催化剂的要求及组成1. 活性2. 选择性3.稳定性与使用寿命4.外形5.抗压碎强度6.导热性与比热7.再生性能8.可重复性组成：主催化剂-活性组分助催化剂载体（①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用）。
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。
工业催化复习重点
催化剂的组成：活性组分；载体：催化剂活性组分的分散剂、粘合物和支撑体；活性随其比表面积增加助催化剂：本身没有活性或活性很小，加入使催化剂活性、选择性、寿命和稳定性提高。
稳定性（活性和选择性随时间的变化）：热稳定性、化学稳定性、机械稳定性。
0.3Tm（Huttig 温度）时，晶格表面质点的迁移；0.5Tm(Tammann温度)时，晶格体相内的质点迁移。
寿命：工业生产条件下，催化剂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。
晶体结构=点阵+结构单元金属催化剂：立方结构（bcc、fcc）六方密堆结构（hcp）填充分数Xi=原子体积/晶胞体积Fcc的配位数为12 Bcc为8 hcp为12X立方=0.52 Xbcc=0.68 Xfcc=0.74 Xhcp=0.74体相和表相结构的不完整性：Schottky型点缺陷：阴离子或阳离子的空缺；Frankel型缺陷：晶格点到隙缝位置产生晶格缺陷；线缺陷（位错）：邻边位错、螺旋位错；面缺陷：堆砌层错、颗粒边界。
Langmuir吸附等温式：θ=Kp/(1+Kp) p很低时θ=Kp分子吸附在催化剂表面的形式：1、某些分子在吸附前必须解离；2、具有孤对电子或π电子的分子，可以非解离的化学吸附；金属表面上化学吸附的应用：推算金属表面原子数目和金属表面积。
金属表面面积的测定：化学吸附法、吸附-滴定法金属负载型催化剂和多组分金属催化剂：用气体化学吸附的方法测量金属表面积。
氧化物表面积的测定：单一组分（BET法）、多组分（选择性吸附）N型半导体：受热半导体失去氧，阳离子氧化数降低；导电是靠电子；P型半导体：受热半导体获得氧，阳离子氧化数升高；导电靠正空穴的传递；B酸L酸酸中心的区分：研究NH3和吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱。
L酸特征峰：1450、1490、1610，B酸：1540碱土金属氧化物表面的碱活性位：羟基，活性位Ⅰ、Ⅱ、ⅢSⅠ催化异构化反应，SⅡ催化异构化和H-D同位素交换反应，SⅢ催化加氢功能。
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第二章
1、催化剂特征：催化剂只能加速热力学上可以进行的反应；
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）；
催化剂对反应具有选择性；
催化剂的寿命。
首先追求选择性，其次是稳定性，最后才是活性；价格；环保性（催化剂影响反应进程变化的程度A=aS；a=k/S）。
2、工业催化剂;（多相催化剂的组成）活性组分、载体、助催化剂。
3、载体的功能：提供有效的表面和适宜的孔结构；
增强催化剂的机械强度（抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压和适应温变、相变）；
改善催化剂的传导性；
减少活性组分的含量；
载体提供附加的活性中心；
活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。
4、时空产率是指一定条件下，单位时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量。
第三章
1、多相催化的反应步骤：
反应分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；
反应物在催化剂内表面上吸附；
吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；
反应产物自催化剂内表面脱附；
反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去。
2、催化剂表面能量分布的类型有诱导期、稳定期、衰老期三种型式。
第四章
1、酸碱催化剂：
固体酸：能够化学吸附碱的固体，能够给出质子或接受电子对；
固体酸表面存在B和L两类酸性中心；两者的转化条件是质子传递（脱水）
固体碱：能够接受质子或给出电子对的固体
杂多化合物催化剂：杂多酸及其盐类；离子交换树脂催化剂；
2、非纳米分子筛催化剂；中孔分子筛催化剂；
分子筛催化剂的特点是择型催化，常用的分子筛催化剂有A型分子筛、Y型分子筛。
3、金属催化剂:
负载型金属催化剂；金属簇状物催化剂；合金催化剂；非晶态合金催化剂；金属膜催化剂；金属氧化物和硫化物催化剂
4、络合催化剂：催化剂在反应过程中对反应物其络合作用，并且使之在配位空间进行催化
的过程。
络合催化剂由中心离子和配位体两部分组成。
第九章
工业催化剂的制备：
1、沉淀法；
2、浸渍法；
3、离子交换法；
4、熔融法；
常用的工业催化剂制备方法有沉淀法、浸渍法、混合法等。
第十一章
1、估量一种催化剂的价值时，有四个重要指标，它们是：活性；选择性；寿命；价格。
2、造成催化剂失活的原因有中毒、积炭、烧结。
题目；
1、对于分散度很高的催化剂，可采取（添加助催化剂）或（采用合金催化剂）的方法，以
保证金属微粒不发生烧结。
2、根据分子在固体表面吸附时的结合力不同，吸附可分为（化学）吸附和（物理）吸附。