催化剂工程
催化剂工程.1.2.3.章
(a) 耐热稳定性：一种良好的催化剂，应能在高温苛刻的反应 条件下长期具有一定水平的催化性能。这就要求催化剂在剧 烈放热或吸热的反应过程中有良好的导热性能：有较高的
Pt Fe Cu-Cr Fe-Co-Ni Si-Al Pt/Al2O3 过氧化物 Ziegler-N Zeolit Bi-Mo Cu-Zn-Al Pt-Pd ZSM-5 甲基铝氧烷
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1.2 催化过程有关文献
涉及催化过程方面的文献浩如烟海，本节只是列举一些重 要的文献以帮助读者掌握催化方面的主要动向。所列文献目录 不仅限于学科本身，也涉及到工程技术和专利。在催化剂制备 方面，大量的化学技术蕴藏在专利之中，我们必须经常注意这 个领域的进展。 本课程的主要参考文献： 一、 重要学科性期刊： 1. Journal of Catalysis; 2. Applied Catalysis; 3. Catalysis today; 4. Catalysis Review; 5. Reaction kinetics and catalysis letters; 6. journal of molecular catalysis; 7: Surface Science 1: 催化学报; 2: 燃料化学学报; 3; 分子催化; 4: 物理化学; 5: 应用化学 6；石油学报； 二、 重要技术工程期刊
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所有的孔道都看成是圆柱形的孔，并假定其平均长度为 L，平 均半径为r. (12) 催化剂中毒：催化剂在使用过程中，如果其活性的衰退是由 于反应介质中存在少量杂质，或是由于催化剂在制备时夹杂 有少量杂质而引起的，则称为催化剂的中毒。
催化剂工程导论
催化剂工程导论一、定义题1.什么是助催化剂？（P18）助催化剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械程度和寿命等性能的成分。
虽然助催化剂本身并无活性，但只要在催化剂中添加少量助催化剂，即可明显达到改进催化剂性能的目的。
2.什么是设备放大效应？ P133随着催化剂制备规模由小试而中试，再由中试而工业化大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来制品质量的种种差异，可称之为设备的放大效应。
3.什么是比表面积？(p93)催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和，单位为/ g ,有时也简称比表面4.什么是TGDTA?TG指的是热重分析，DTA指的是差热分析，TG和DTA一般是在一台仪器上，也就是热重-差热分析仪.5.什么是过渡浸渍？这个自己找一下二、判断题1、用沉淀法制备催化剂，加料方式对催化剂性能影响不大。
（×）答案在p35：经验证明，在溶液浓度，温度，加料速度等其他条件完全相同的条件下，由于加料方式的不同，所得沉淀的性质也可能有很大差异，并进而使最终催化剂或载体的性质出现差异。
2、催化剂不参与化学过程。
（×）实质是参加了化学反应，经过一次化学循环后又恢复到原来的组成3、工业催化剂载体都是多孔惰性物质。
（×）正确说法：工业催化剂载体多数是孔性惰性物质4、起加速化学反应的物质是催化剂。
（×）起加速化学反应的物质也可能不是催化剂。
答案在p13第一段第二段：催化剂是在化学方面起加速化学反应的作用，而像光、电子热以及磁场等物理因素有时也能引起并加速化学反应，但其所起的作用一般不被称为催化作用。
根据定义：起催化作用的物质称为催化剂，知其不是催化剂。
5、合成氨催化剂中的Al2O3是电子型助催化剂。
（×）答案在P19 :它是结构型助催化剂。
三、选择题1、双金属重整催化剂中，氧化铝作什么成分？（载体）2、制备骨架镍催化剂应采用（热熔融法）P46~473、干燥温度范围（80~200℃），焙烧温度范围（≥600℃）P374、分子筛中择形性最好的是哪个？ZSM55、浸渍法制备多组分催化剂应采用（多次浸渍）P43四、简答题1 简述Dowden建议的催化剂设计程序。
催化剂工程
催化剂工程一、单选(20 分1、根据吸附与催化的“火山形原理” ,下列说法哪种是正确的() A 吸附越强, 反应活性越好B、吸附越弱，反应活性越好C中等吸附强度，反应活性最好D、中等吸附强度，反应活性最差正确答案:C2、大气污染物产生或排放的源头有动态源和静态源两类,下面()是动态源A发电厂烟气B、水泥厂烟气C机动车尾气D、工业锅炉烟气正确答案:C3、下述哪些参数可用于表示催化剂的活性?()A转化率、时空产率、活性表面积B、转换频率、反应速率常数C活性中心，活性表面积D、转换频率、反应速率正确答案:B4、在用压汞法测孔结构时()A.样品孔半径越大，所需汞压越大B.样品孔半径越小，所需汞压越小C样品孔半径越大，所需汞压越小D.样品孔半径与所需压无关正确答案:C5、表征固体催化剂的表面结构可用的方法或仅器设备是:()A、XRDB、SEMC.XPSD.EXAFS 正确答案:D6、下列那个不是影响Tio2 光催化反应活性的影响因素()A 晶体结构B、表面结构C颗粒直径D、氧气分压正确答案:D7、在过渡金属中,下列哪种物质的化学吸附最弱() A 乙烷B、乙烯C乙炔D苯正确答案:A 8、B.E.T方程式的导出是基于()A化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来B、物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的D、物理吸附的多分子层理论，用FreUndlich的非理想表面吸附模型推导岀来的正确答案:B9、分子筛催化剂择形催化有()种类型A、 3B、 5C.2D.4正确答案:D10.表征催化剂的表面组成和价态可用的仪器设备是:()A.XRDB、SEMC.XPSD、HEED正确答案:C 11、下列四个叙述中对金属氧化物催化剂错误的是A.通常为复合氧化物，组分中至少有一种是过渡金属氧化物B、各组分之间可能有相互作用C通常是均匀的一个相D、结构十分复杂正确答案:C12.下述方法不是将氧化物分散于大表面和载体的方法(A.沉淀B、干燥C离子交换D浸渍正确答案:B13、已知某催化剂的质量堆体积和汞置换体积,那么可以求出该催化剂的()A假密度B、真密度C视密度D、以上三种说法都正确正确答案:A 14、下列物质有可能作为催化剂的是()A高岭土B、岩石C木炭D、不锈钢正确答案:A 15、负载型催化剂通常用何种方法制备?()A.浸渍法B.沉淀法C.Raney法D.熔融法正确答案:A 16、催化裂化过程中,造成分子筛催化剂失活的主要原因是()A.活性组分的流失B、催化剂晶相结构受到大的破坏C催化剂颗粒破裂D.催化剂酸中心上发生严重积炭正确答案:D 17、固体酸催化剂不能催化的反应:()A 烃异构化B、醇脱水C苯烷基化D、甲醇脱氢正确答案:D 18、吸附等温线大致有几种类型?类型I 对应的吸附剂的孔径范围是多少?()A、5种类型;孔径＜2nmB、5种类型;孔径＜20nmC 4种类型;孔径＜2nmD、4种类型;孔径＜20nm正确答案:A 19、下列催化剂制备方法中,只能制备低含量金属负载型催化剂的是(A.沉淀法B、机械混合法C离子交换法D、浸渍法正确答案:C20、催化剂这一概念历史上最早是由哪位科学家于何年正式提出的( A 奥斯特瓦尔德,1806B贝采里乌斯，1836C贝采里乌斯,1808D奥斯特瓦尔德,1836正确答案:B二、多选(20 分21 、催化剂的活性随运转时间变化可分为的三个时期为()A上升期B、成熟期C稳定期D、衰老期正确答案:BCD 22、影响固体酸催化剂催化性能的酸性质因素有()A温度B、酸类型C压力D、酸量正确答案:BC 23、下面不属于n 型半导体的是()A、Z noB、N iOC、C u2OD、C UO正确答案:BCD 24.下列选项中会影响CO不同吸附态因素的是( A.金属的类别B遮盖率C温度和压力D、浓度正确答案:ABC 25 关于金属化学吸附活性描述正确的是(A.化学吸附热包括金属的升华热B、化学吸附热包括电负性校正C随着金属在周期表中的位置从左到右，化学吸附热逐渐减少D.化字吸附热与金属原子气相反应热不一致正确答案:ABC 26、金属催化剂主要催化哪些类型的反应()A加氢反应B、重整(异构)反应C氧化反应D、腐蚀处理正确答案:ABC27、催化裂化过程中,造成分子筛催化剂失活的主要原因不包括(A.活性组分的流失B、催化剂晶相结构受到大的破坏C催化剂颗粒破裂D、催化剂酸中心上发生严重积炭正确答案:ABC28、下面()是化石能源A.液化气B原子能C石油D沼气正确答案:ACD29、碱土金属氧化物表面上具有()碱位A具有得到电子能力的B、可提供碱性的C可获得碱性的D、具有给予电子能力的正确答案:BD 30、金属催化剂的毒物主要包含()A 硫化物B、砷化物C氰化物D、重金属杂质正确答案:ABD 31、关于能带描述正确的是()A.满带指能带已经充满电子B、禁带是指电子不能存在的区域C能带的电子充填情况等同于原子能级D.能带中能级的密度随能量增加而增加正确答案:ABD32、Langmuir 吸附模型有哪些假定(A吸附剂表面均匀B.吸附分子间无相互作用C吸附是单分子层吸附D.任何条件下，吸附与脱附都不可建立动态平衡正确答案:ABC33、下列影响催化剂活性衰退的原因中,不可逆的是()A活性组分的烧结B、活性组分剥落C、催化剂的化学组成发生变化D、吸附了其他物质正确答案:ABC34、载体可用于()A改进催化剂的机械强度B、改变由于温度变化引起的各种应力的能力C、改变由于温度相变引起的各种应力的能力D、改变催化剂的活性组分正确答案:ABC35、下列属于均相催化反应特点的是()A.反应物与催化剂是分子一分子间接触B、一般情况下，质量传递过程在动力学上不占重要地位C、在许多场合，都要考虑传质过程阻力对动力学的影响D.均相配位催化反应机理涉及的是容易鉴别的物种正确答案:ABD36、下列催化过程中,不是因活性组分挥发流失造成催化剂失活的是A用于催化重整反应的Pt-Re∕-AI203催化剂B 用于催化酯化反应的固体酸催化剂C用于催化醋酸和乙炔合成醋酸乙烯的醋酸锌活性炭催化剂D用于催化加氢反应的骨架镍催化剂正确答案:ABD 37、下面()物质含有固体酸中心A、分子筛B、高岭土C、烧碱D、阴离子交换树脂正确答案:AB38、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是()A 粒子与流体间有浓度差B、粒子与流体间无浓度差C床层径向有温度梯度D、床层径向有浓度梯度正确答案:BCD 39、分子筛催化剂的特点是什么()A.具有较高活性B.具有较高选择性，但不可择形催化C.、具有较灵活的调变性D.具有较好的稳定性正确答案:ACD40、催化剂浸渍制备法中活性组分分布的类型有(A.蛋白型B.蛋黄型C蛋壳型D.均匀型正确答案:ABCD三、判断(23 分41、均相催化列与反应物或产物处于同一相态中正确答案：正确42、从功能来看,固体催化剂最多由三部分构成:活性组分、助剂、载体。
催化剂工程导论12
•
电镜
•
XRD
•
热分析（DTA; TG） 方法、
原理、
• 近代物理方法 电子探针
应用
•
红外光谱
•
各种联用技术
• 第四章
• 开发过程 • • • • •
实验室工作 资料准备 参考样品剖析 配方筛选
扩大试验 中型制备试验 中型评价试验
工业生产、试用与换代开发
• 第五章
• 催化剂设计的意义、目的、发展
催化剂工程导论
复习纲要及答疑
• 第一章
一、常用的无机化工、石油炼制、有机化 工用催化剂
二、催化基本概念
催化剂
•
催化作用
•
催化剂基本特征
•
催化剂分类法
•
催化剂组成
• 第二章
• 一、常用工业催化剂制造方法
• 沉淀法 原理
•
分类
•
影响因素（工艺条件）
• 浸渍法 原理
•
分类
•
影响因素（工艺条件）
•
• 热熔融法
原理
• 离子交换法
• 混合法
影响因素（工艺条件）
• 成型方法
• 二、固体催化剂制备方法的新进展
•
有关概念及方法
• 第三章
• 一、活性测定及表示法，
•
实验室反应器
• 二、宏观测试：
•
颗粒直径及粒径分布
•
机械强度
•
比表面积
•
孔结构：密度；比孔容积，孔隙率，
平均孔径、孔长；孔隙分布
• 三、微观性质测定及结构表征
催化剂工程导论复习纲要及答疑第一章一常用的无机化工石油炼制有机化工用催化剂二催化基本概念催化剂催化作用催化剂基本特征催化剂分类法催化剂组成第二章一常用工业催化剂制造方法沉淀法原理分类影响因素工艺条件浸渍法原理分类影响因素工艺条件热熔融法原理离子交换法混合法影响因素工艺条件成型方法二固体催化剂制备方法的新进展有关概念及方法第三章一活性测定及表示法实验室反应器二宏观测试
催化剂工程导论2工业催化剂常规制备方法
Increasing impregnation time Pt/Al2O3
Al2O3
Impregnation of -Alumina with Pt (from H2PtCl6)
浸渍影响因素
浸渍液浓度
Impregnation of -Alumina with Ni (from Ni(NO3)2)，浸渍时间 0.5 h
浸渍法（多次浸渍）实例
镍/氧化铝-----重整催化剂—将甲烷或石脑油重整制合成气
Al2O3+铝酸钙水泥+石墨+水 成型16*16*6mm 预处理：120oC干燥、 1400oC焙烧,得载体
熔融浸渍硝酸镍10-20%
干燥、活化焙烧分解
熔融浸渍硝酸镍10-20%
负载型镍催化剂
干燥、活化焙烧分解
2.3 混合法
干燥
干燥过程中，未吸附的溶液会向空气中挥发，内表面上的活性组分也可能 会向外表面迁移，降低部分内表面活性物质的浓度，造成活性物质分布不 均，甚至部分载体未被覆盖。
on
+
diffusion
diffusion
浸渍后ad的sor热ptio处n 理
干燥过程中活性组分的迁移
evaporation
焙烧与活化
Static drying Drying at low flowrate Freeze drying
Active Phase Distributions
Uniform
Egg-shell
Egg-white
Egg-Yolk
a
b
c
d
Active phase/Support
Support
Influence of Coadsorbing Ions － 竞争吸附法
催化剂工程-第六章(分子筛催化剂及其催化作用)
成椭圆形， d=0.55~0.6nm。
The Framework of zeolite ZSM 5
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1.3.5 磷酸铝系分子筛
60年代: Y型分子筛 70年代: ZSM-5型分子筛 80年代:磷酸铝系分子筛AlPO4-n, 第三代新型
分子筛, 骨架电中性 , 无离子交换能力。
环通过氧桥相互联结，形成有三维空间的多面 体构成分子筛结构的第三个结构层次。
6
多员环的最大孔径
某些天然沸石中十员环和十二员环孔径的最大值和最小值
7
Hale Waihona Puke 笼多面体有中空的笼，笼有多种多样，主要有α笼，β-笼，八面沸石笼等。
（1）α-笼是A型分子筛结构的主要孔穴 d=1.14nm, V=760 [A]3
（2）α-笼的最大窗孔为八元环， 孔径为0.41nm
Al/Si高，OH基的比活性也越高。
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2.2 分子筛催化剂的择形催化性质
2.2.0 择形催化
分子筛的择形作用基础是它们具有一种或多种 大小分立的孔径，其孔径具有分子大小的数量级， 即小于1nm，因而有分子筛分效应。
而作为催化剂还必须具有催化活性(固体的酸 性部位便是常见的催化活性中心)。由于分子筛具 有可交换的阳离子，允许引入催化性能不同的各种 阳离子，这些阳离子若交换为H+，则能产生数目 很多的强酸中心。
2.1.4 过渡金属离子还原也能形成酸位中心
Cu2+ + H2
Cu0 + 2H+
过渡金属簇状物可使分子H2与质子(H+)之间相互转化:
2(Ag n)+ + H2
催化剂工程导论
第一章1.催化剂的基本特性：1）催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量；2）催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性；3）催化剂只能加速热力学上可能进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；4）催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置；5）催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
2.催化剂按工艺与工程分类：多相固体催化剂，均相配合物催化剂，酶催化剂。
3.多相固体催化剂包括：主催化剂，共催化剂，助催化剂（结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂），载体，其他。
4.酶催化剂：高催化效率；选择性高；反应条件温和；可自动调节活性。
第二章1. 固体催化剂的制备所需的单元操作：溶解，熔融，沉淀，浸渍，离子交换，洗涤，过滤，干燥，混合，成型，焙烧和还原。
2. 工业催化剂的传统制造方法：沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，热熔融法。
3. 沉淀法分为：单组分沉淀法，共沉淀法，均匀沉淀法，浸渍沉淀法，导晶沉淀法。
4. 沉淀剂的选择原则：1）尽可能使用易分解挥发的沉淀剂；2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤；3）沉淀剂的溶解度要大；4）沉淀物的溶解度应很；5）沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
5. 沉淀带入的杂质的原因：表面吸附，形成混晶，机械包藏。
6. 沉淀形成的影响因素：浓度，温度，PH值，加料方式和搅拌强度。
7. 浸渍法：过量浸渍法，等体积浸渍法，多次浸渍法，浸渍沉淀法，喷洒流化法浸渍法，蒸汽相浸渍法。
8. 成型方法：压片成型，挤条成型，喷雾成型，转动成型。
9. 焙烧的目的：1）通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性物质（如CO2、NO2、NH3），使之转化为所需的化学成分，其中可能包括化学价态的变化；2）借助固态反应、互溶、再结晶，获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比表面积等；3）让微晶适度地烧结，提高产品的机械强度。
新材料与催化剂工程专业前景
新材料与催化剂工程专业前景
工业催化学科是化学工程与技术一级学科的二级学科，它以催化科学技术为核心。
催化科学技术是当今化学品、燃料、材料、医药和食品生产及环境净化的支柱科学技术，是现代化学工业的基石，对于国民经济、环境和公众健康起着基础性的作用。
21世纪，催化仍然将是推动化学工业、石油炼制工业技术进步的核心技术，其在新材料、生物技术、环境保护等高新技术领域也面临着重大的发展机遇。
研究方向：01.催化剂工程。
02.催化反应工程。
03.催化材料。
04.催化化学。
培养目标：本专业培养研究生具有严谨求实的科学态度和作风，掌握催化化学、反应工程、材料科学等方面宽广而坚实的理论基础、较系统深入的专门知识以及熟练的实验操作技术;具有独立从事科学研究、教学工作或担任专业技术工作的能力，具有创新精神;能熟练运用计算机和先进的测试技术;熟练掌握一门外语，能够阅读本专业的外文资料，并具备一定的听说和书面表达能力。
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2014-06-04
报告目录
报告核心要素......................................................................................................... I 一、主题简介........................................................................................................ 1 二、主题相关科研产出总体分析........................................................................ 1 2.1 文献总体产出统计 ................................................................................ 1 2.2 学术关注趋势分析 ................................................................................ 2 三、主题相关科技论文产出分析........................................................................ 2 3.1 中文期刊论文 ........................................................................................ 2 3.1.1 近十年中文期刊论文分布列表 ................................................. 2 3.1.2 中文期刊论文增长趋势 ............................................................. 3 3.1.3 发文较多期刊 ............................................................................. 4 3.1.4 发文较多的机构 ......................................................................... 4 3.1.5 发文较多的人物 ......................................................................... 5 3.1.6 核心期刊分布数量对比 ............................................................. 5 3.1.7 最近相关中文期刊论文 .............................................................. 6 3.1.8 被引较多的相关期刊论文 .......................................................... 7 3.2 学位论文 ................................................................................................ 9 3.2.1 近十年学位论文年代分布列表 ................................................. 9 3.2.2 学位论文增长趋势 ..................................................................... 9 3.2.3 硕博学位论文数量对比 ........................................................... 10 3.2.4 发文较多的机构 ....................................................................... 10 3.2.5 发文较多的人物 ....................................................................... 11 3.2.6 最近相关学位论文 ................................................................... 11 3.3 中文会议论文 ...................................................................................... 12 3.3.1 近十年中文会议论文年代分布列表 ....................................... 12 3.3.2 中文会议论文增长趋势 ........................................................... 13 3.3.3 中文会议论文主办单位分布 ................................................... 13 3.3.4 发文较多的机构 ....................................................................... 14 3.3.5 发文较多的人物 ........................................................................ 15 3.3.6 最近相关中文会议论文 ............................................................ 15 3.4 外文期刊论文 ...................................................................................... 16 3.4.1 近十年外文期刊论文年代分布列表 ....................................... 16 3.4.2 外文期刊论文增长趋势 ........................................................... 17 3.4.3 最近相关外文期刊论文 ........................................................... 17 3.5 外文会议论文....................................................................................... 19