催化作用基本原理2
催化剂及其作用机理
1 基本概念金属氧化物催化剂常为复合氧化物 (Complex oxides )，即多组分氧化物。
如VO5-MoO3 ，Bi2O3-MoO3 ，TiO2-V2O5-P2O5 ，V2O5-MoO3-Al2O3 ，MoO3-Bi2O3-Fe2O3-CoO-K2O-P2O5-SiO2 (即7 组分的代号为C14 的第三代生产丙烯腈催化剂)。
组分中至少有一种是过渡金属氧化物。
组分与组分之间可能相互作用，作用的情况常因条件而异。
复合氧化物系常是多相共存，如Bi2O3-MoO3，就有a B和Y相。
有所谓活性相概念。
它们的结构十分复杂，有固溶体，有杂多酸，有混晶等。
就催化剂作用和功能来说，有的组分是主催化剂，有的为助催化剂或者载体。
主催化剂单独存在时就有活性，如MoO3-Bi2O3 中的MoO3 ；助催化剂单独存在时无活性或很少活性，但能使主催化剂活性增强，如Bi2O3 就是。
助催化剂可以调变生成新相，或调控电子迁移速率，或促进活性相的形成等。
依其对催化剂性能改善的不同，有结构助剂，抗烧结助剂，有增强机械强度和促进分散等不同的助催功能。
调变的目的总是放在对活性、选择性或稳定性的促进上。
金属氧化物主要催化烃类的选择性氧化。
其特点是：反应系高放热的，有效的传热、传质十分重要，要考虑催化剂的飞温；有反应爆炸区存在，故在条件上有所谓“燃料过剩型”或“空气过剩型”两种；这类反应的产物，相对于原料或中间物要稳定，故有所谓“急冷措施”，以防止进一步反应或分解；为了保持高选择性，常在低转化率下操作，用第二反应器或原料循环等。
这类作为氧化用的氧化物催化剂，可分为三类：①过渡金属氧化物，易从其晶格中传递出氧给反应物分子，组成含 2 种以上且价态可变的阳离子，属非计量化合物，晶格中阳离子常能交叉互溶，形成相当复杂的结构。
②金属氧化物，用于氧化的活性组分为化学吸附型氧物种，吸附态可以是分子态、原子态乃至间隙氧(Interstitial Oxygen )。
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。
化学反应的催化机制及其应用
化学反应的催化机制及其应用化学反应中，催化机制的研究和探索一直是化学家们不可或缺的课题。
催化机制是指通过添加催化剂，促进化学反应发生的一种机制。
催化剂可以是化学物质、生物大分子或者无机物质等，可使反应速率提高、选择性增强、反应条件温和化等。
本文将探讨化学反应的催化机制及其应用。
一、催化作用的基本原理催化是一种促进反应速率、不参加反应本身的化学作用。
催化作用的基本原理在于催化剂能够降低反应过程中的活化能，使反应通道发生变化或者被开放。
这样可以弱化反应物的化学键，使反应物更容易发生化学反应。
如此，催化剂能够提高反应速率和产率，同时保持催化剂自身的稳定性，可以反复地使用。
二、催化机制的分类1.离子催化离子催化是指在催化反应过程中，催化剂起着催化作用的主要作用成分是离子。
这种离子可以是带电的阳离子、阴离子、双离子甚至是分子离子复合体等。
离子催化常用于酸性反应和碱性反应中，这种催化方式被称为酸催化、碱催化。
典型的离子催化反应包括酸催化醇醛缩合反应、碱催化烯烃加成反应等。
2.金属催化金属催化是指催化剂通过金属原子位置发生改变，以形成亲电或亲核位点来促进反应的一种催化方式。
金属催化的反应速率快、产率高、催化剂稳定性高、催化条件温和化等。
典型的金属催化反应包括氢化反应、氧化反应和羰基化反应等。
3.生物催化与其它催化作用不同，生物催化是通过生物体内酶的作用发挥催化作用的一种机制。
生物催化可定向、专一、高效、可调控和可再生等优点。
这种催化方式可以在生物过程中分解或合成化学键。
生物催化剂包括多种酶、核酸、蛋白质和肽等。
生物催化的反应广泛应用于生物医学和制药领域中，如肝素的合成、生物聚合物的合成、药物代谢及制剂等。
4.非均相催化非均相催化是指催化剂与反应物之间的界面作用发挥催化作用的一种机制。
非均相催化方法广泛应用于化工、石油、精细化学品和生物制药等产业中，如液相氧化等。
三、催化的应用催化在化学行业、医药行业、冶金行业以及环境保护等领域中都有着广泛的应用。
催化剂的作用
催化剂的作用催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，它通过降低反应的活化能，促进反应物之间的相互作用，从而提高反应速率。
催化剂广泛应用于化学工业、环境保护、能源转化等领域，对促进经济发展、改善生活质量具有重要意义。
一、催化剂的基本原理催化剂在化学反应中起到催化作用的原理主要有两个方面：1. 提供活化位点：催化剂具有活性位点，能够与反应物发生特定的相互作用。
这些位点能够将反应物吸附在表面，并改变反应物的键能、构型和电荷分布，进而降低反应的活化能。
例如，金属催化剂中的金属表面能够吸附气体分子，形成活化位点，从而促进气体分子之间的相互作用。
2. 加速化学反应：催化剂能够通过提供适宜的反应路径，改变反应中的中间体或过渡态的稳定性，加速反应速率。
催化剂本身并不参与反应，因此在反应结束后能够恢复原状。
例如，催化剂可以提供特定的反应机理，降低反应过程中的能量阻碍，促使反应更容易发生。
二、催化剂在化学工业中的应用1. 催化裂化：催化剂在石油化工中起到重要作用。
催化裂化是通过催化剂将重质石油馏分转化为轻质馏分的过程。
催化剂能够将长链烃转化为短链烃，提高汽油和石脑油的产率，提供更多的可燃烧燃料和化工原料。
2. 氧化反应：催化剂在氧化反应中起到重要作用。
例如，铂催化剂在汽车尾气处理中用于催化还原氮氧化物，将有毒的氮氧化物转化为无毒的氮气和水。
催化剂能够提高反应速率，降低反应温度，减少能源消耗和环境污染。
3. 合成反应：催化剂在有机合成中广泛应用。
例如，铂催化剂可以促进氢化反应，将卡宾化合物转化为醇、醛等有机化合物。
催化剂能够选择性地促进特定的反应路径，避免副反应的发生，提高反应产物的纯度和收率。
三、催化剂在环境保护中的应用1. 污水处理：催化剂在污水处理中起到重要作用。
例如，钛催化剂可以降解有机污染物，将有害物质转化为无害的水和二氧化碳。
催化剂能够加速氧化、还原等反应，提高污水处理效果，降低污染物对水环境的危害。
2. 大气净化：催化剂在大气净化中发挥重要作用。
催化作用原理
催化作用原理催化作用是化学反应中一种常见且重要的现象。
通过催化剂的存在，可以在反应速率和能量消耗方面起到显著的促进作用。
本文将介绍催化作用的原理，并探讨几个典型的催化反应案例。
一、催化作用的定义和基本原理催化作用是指通过添加催化剂来调控化学反应的速率，而不改变反应的终态和平衡位置。
催化剂是一种能够降低反应活化能并提高反应速率的物质。
催化剂在反应进行中不参与反应，因此在反应结束后可以被重新使用。
催化作用的基本原理涉及两个关键概念：活化能和反应中间体。
活化能是指反应在进入过渡态时所需要的能量，而反应中间体则是反应过程中的临时生成的物质。
催化剂通过与反应物发生相互作用，可以降低反应物的活化能，并稳定反应中间体。
这样一来，反应可以更容易地发生，并且反应速率得以提高。
二、催化作用的类型和机理催化作用可以分为两种类型：正常催化和自催化。
正常催化是指催化剂与反应物之间存在化学反应，生成新的物质，并参与到反应机制中。
自催化则是指催化剂本身就是反应物之一，通过反应生成中间体，然后再与其他反应物反应。
催化作用的机理主要有三种：表面反应机理、中间体机理和溶解催化机理。
表面反应机理是指催化剂在表面上与反应物之间发生化学反应，并生成反应产物。
中间体机理则是指催化剂与反应物之间形成中间体，然后再发生反应生成产物。
溶解催化机理则是指催化剂在溶液中与反应物形成络合物，调节反应速率。
三、典型催化反应案例1. 铂金催化剂在汽车尾气净化中的应用汽车尾气中的一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）是环境中的污染物。
铂金催化剂能够催化CO和NOx与氧气（O2）反应生成二氧化碳（CO2）和氮（N2），有效净化尾气。
2. 马弗炉中的催化作用马弗炉是一种用于合成氨的重要装置。
在马弗炉中，铁铝石催化剂通过吸附和解离氢气（H2）和氮气（N2），促进氢气和氮气的反应生成氨气（NH3），实现高效合成氨的过程。
3. 催化裂化反应在石油加工中的应用催化裂化反应是石油加工中常用的方法之一，用于将高碳烃转化为低碳烃。
《催化剂与催化作用》第二章_催化剂的表面吸附和孔内扩散
CH4 + 2M—— CH3M ＋ HM 缔合吸附: 具有电子或者孤对电子的分子不先解离即可发生吸附
21
缔合与解离吸附并存:
吸附强度规律: 炔烃 > 双烯烃 > 烯烃 > 烷烃
O2 > C2H2 > C2H4 > CO> H2 > CO2 > N2
22
2.2.2. 化学吸附态
吸附态：分子或原子在催化剂表面吸附时的 化学状态、电子结构及几何构型 实验检测方法： 红外光谱 俄歇电子能谱 低能电子衍射谱 高分辨电子能量损失谱 X-射线光电能谱 紫外光电子能谱 表观电位能谱 场离子发射及质谱 闪脱附技术等
A+
B A+ B
A+
B A+
金属表面示意图
离子型晶体的表面示意图
9
温度对物理、化学吸附的影响
吸 附 量
4 1
物理吸附
2
化学吸附
3
化学脱附
温度
10
2.1.3 化学吸附位能
氢分子在Ni表面由物理吸附转为化学吸附示意图
H H H H H H H H H
Ni
Ni
Ni
Ni
Ni
Ni
H
H
H
H
Ni
Ni
Ni
32
烯烃与面心立方金属 [100]晶面原子成键类型。
33
2、金属氧化物表面
A、烯烃作为电子给体吸附在正离子上。
B、比在金属上的化学吸附要弱（主要是金属离 子的电子反馈能力比金属弱）。 C、烯烃的各种吸附态在一定条件下可以相互 转化。能发生双键异构化、顺反异构化、氢同 位素交换等反应。
34
五、炔烃的化学吸附态
第二章 催化剂基础
学习目标
1 2 3
明确催化剂的 基本特征、化 学组成、宏观 物理性质和催 化作用的基本 原理。
重点掌握活性、 选择性、中毒 与失活等催化 剂的基本性能。
掌握多相固体 催化剂的基本 组成，以及比 表面积、比孔 容积、密度等 基本概念。
主要内容
1 催化剂若干术语和基本概念 催化剂的化学组成和物理结构 催化剂的宏观物理性质
（2）均相配合物催化剂
半导体TiO2和配 合物Ru(bpy)2+
第二节 催化剂的化学组 成和物理结构
三、生物催化剂(酶)
第三节 催化剂的宏观物 理性质
形状和大小
第三节 催化剂的宏观 物理性质
第五节 催化剂载体
e.与活性组分作用形成活性更高的化合物 f.增加催化剂的抗毒能力 g.节省活性组分用量，降低催化剂成本 三、几种常用的催化剂载体 1.氧化铝载体 2.分子筛载体 3.活性炭载体
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第三节 催化剂的宏观物 理性质
四、机械强度 （1）压碎强度 均匀施加压力到成型催化剂颗粒压裂为止 所承受的最大负荷，称为催化剂压碎强度。 （2）磨损性能 五、抗毒稳定性 评价催化剂抗毒稳定性的方法：1)2)3) 六、密度 堆密度、颗粒密度、真密度（骨架密度）
第一节 催化剂若干术语 和基本概念
（2）选择性 S=
100% 某一关键反应物A已转化的量（mol）
生成目的产物B的量生成产物不同。
举例： 环己烯 →C4H6 + C2H4 →C6H6 (苯) + 2H2 →C6H6 (苯) + 2C6H12 →C6H6 (苯) + 2H2O →裂解氧化物混合产物 800℃, 无催化剂 >300℃, Pd <<300℃, Pd <<300℃, O2, Pd 400℃, O2
催化剂的作用机制
催化剂的作用机制催化剂是化学反应中常常使用的一种物质，在参与反应过程中可以加速反应的速率，并且在反应结束后可以自行恢复到原始状态，因此具有很高的催化活性和循环利用性。
催化剂在许多领域都起着重要的作用，比如工业生产中的合成反应、能源转换和环境治理等。
本文将探讨催化剂的作用机制，以及其在化学反应中的应用。
一、催化剂的定义和基本原理催化剂是指那些能够降低化学反应活化能的物质。
它通过提供一个适合的反应环境，使得参与反应的物质分子易于发生化学反应，并且在反应结束后能够回到原始状态，不参与反应生成物的形成。
催化剂的作用主要基于以下两种基本原理：活化能降低和反应路径改变。
1. 活化能降低：催化剂与反应物之间可以形成特殊的化学键，使得反应物在催化剂的作用下，能够通过比不使用催化剂更低的能垒进行反应。
催化剂通过降低活化能来提高反应速率，使得原本需要较高温度或较长时间才能发生的反应，在较低温度下或者较短时间内就可以实现。
2. 反应路径改变：催化剂可以通过改变反应物分子的排列方式，或者提供新的反应路径，促使反应发生。
催化剂提供的新的反应路径可能是更稳定的，或者具有更低的能垒和更快的反应速率。
通过改变反应路径，催化剂可以使反应发生得更加顺利和高效。
二、催化剂的分类和应用根据催化剂的物理和化学性质，催化剂可以分为多种类型，如金属催化剂、非金属催化剂、酶催化剂等。
各种类型的催化剂在不同的化学反应中起到了不同的作用。
下面将介绍几种常见的催化剂及其应用。
1. 金属催化剂：金属催化剂是催化剂中使用最广泛的一类，具有良好的催化活性和稳定性。
例如，铂、钯等贵金属被广泛应用于汽车尾气处理中，通过催化还原将有害气体转化成无害物质。
此外，铁、镍等金属催化剂也常用于氢气生成和有机合成等反应中。
2. 非金属催化剂：非金属催化剂具有更多的催化活性位点，可以提供更多的反应途径。
例如，二氧化钛是一种常见的非金属催化剂，广泛应用于光催化反应中。
非金属催化剂还包括氧化物、硅胶、沸石等，它们在炼油、化工和环境领域有着重要的应用。
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催化反应分类
按催化反应系统物相的均一性进行分类
均相催化反应
非均相（又称多 相）催化反应
酶催化反应
均相催化反应是指 反应物和催化剂居 于同一相态中的反 应。
非均相催化反应是 指反应物和催化剂 居于不同相态的反 应。
酶催化反应同时 具有均相和非均 相反应的性质。
催化反应分类
按反应类型进行分类
催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
1981年IUPAC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，涉及催化剂的反应称为催化反应。”
催化作用的定义
催化剂是一种可以改变一个化学反应速度物质。
催化剂是如何加速反应速率的？
• 对于N2+3H2=2NH3反应，无催化剂存 在时，在500oC、常压条件下，反应活 化能高，~334 kJ/mol 。此条件下反应 速度极慢，不能觉察出氨的生成。
裂解
水合
SiO2-Al2O3,SiO2-MgO,沸石分子筛，活性白土
H2SO4,H3PO4,HgSO4,分子筛，离子交换树脂
烷基化，异构化 H3PO4/硅藻土，AlCl3,BF3,SiO2-Al2O3,沸石分子筛
催化反应分类
按反应机理进行分类 酸碱型催化反应
酸碱型催化反应的反应机理 可认为是催化剂与反应物分子 之间通过电子对的授受而配位， 或者发生强烈极化，形成离子 型活性中间物种进行的催化反 应。
催化剂对加速化学反应具有选择性
催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
反应物
催化剂及反应条件 Rh/Pt/SiO2，573K，7×105Pa
Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,573K, 1.0133×107～ 2.0266×107Pa
产物 乙醇 甲醇 乙二醇 二甲醚 甲烷 和成汽油
CO+H2
Rh络合物,473～573K, 5.0665×107～ 3.0399×108Pa氧化 Nhomakorabea原型催化反应
氧化还原型催化反应机理可 认为是催化剂与反应物分子间 通过单个电子转移，形成活性 中间物种进行催化反应。
催化反应分类
酸碱型及氧化还原型催化反应比较 比较项目 催化剂与反应物之间 作用 酸碱型催化反应 氧化还原型催化反应
电子对的接受或电荷密度的分 单个电子转移 布发生变化
反应物化学变化 生成活性中间物种
Cu,Zn,493K, 3×106Pa Ni, 473～573K, 1.0133×105Pa Co,Ni, 473K, 1.0133×105Pa
催化剂对加速化学反应具有选择性
热反应时生成CO2比生 成甲醛的能垒小很多
CH3OH+O2=CO2+2H2O
催化反应时，生成CO和 CO2的能垒明显高于生 成甲醛的能垒
催化循环概念
1/2O2 Cu 2 1 CuO H2 H2O
What is catalysis?
•The potential energy picture •The kinetic picture
•The chemical bonding picture
1
催化作用的定义
Catalysis: 1835~1836年，瑞典学者J.J.Berzelius提出，“cata” 意思是“down”,而“lysis”为动词，意思是分裂或者破坏，当时认 为:“一种催化剂是破坏阻碍化学反应进行的正常力。 1901年德国物理化学家W.Ostwald提出催化剂定义:“催化剂是可 以改变化学反应的速度，但最后不出现在生成物中的物质” 1903年法国科学家P.Sabatier提出:“催化剂能引发化学反应或加速 化学反应，但本身不发生变化。
问题1：K平＝ k正/k逆
一个加速正反应速率的催化剂也应加速逆 反应速率，反应是如何被催化剂加速的？
催化作用不能改变化学平衡
问题2：实际工业上催化正反应、逆反应 时为什么往往选用不同的催化剂？
• 第一，对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操 作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别， 这对催化剂可能会产生一些影响。 • 第二，对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也 是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变 化。
上节课回顾
绪论
考试相关
主要内容？
Who am I ?
主讲人：孙长勇 （工四610）
QQ：1905937209 Tel：13825185499
3个课后阅读要求？？
§1.4 世纪催化科技面临的新挑战
本次课程主要内容？？
第3章吸附、催化作用与催化剂 3.1催化作用与催化剂
第三章 吸附、催化作用与催化剂
催化剂
非均裂或极化
均裂
自旋不饱和的物种（自由 自旋饱和的物种（离子型物种） 基型物种） 自旋饱和分子或固体物质 自旋不饱和分子或固体物 质
催化剂举例
反应举例
过渡金属，过渡金属氧 酸，碱，盐，氧化物，分子筛 （硫）化物，过渡金属盐， 金属有机络合物 裂解，水合，脂化，烷基化， 加氢，脱氢，氧化，氨氧 歧化，异构化 化
§3.1.2 催化剂的组成与载体的功能
主催化剂
main catalyst
又称活性组分 催化剂的主要成分
共催化剂
同时起催化作用，缺一不可
结构型助催化剂 电子型助催化剂 扩散型助催化剂
固体催化剂
助催化剂
载体
support carrier
毒化型助催化剂
活性组分——化学活性
• 是催化剂的主要成分--活性组分，这是起催 化作用的根本性物质。 • 例如，合成氨催化剂Fe-K2O-Al2O3 中，无论 有无K2O、Al2O3 ， Fe总是有催化作用的， 只是活性较低，寿命较短。如果没有Fe，催 化剂就一点也活性没有，Fe是合成氨催化剂 的活性组分。
• 结构性助催化剂的作用主要是提高活性组分的分散 性和热稳定性。通过加入这种助催化剂，使活性组 分的细小晶粒间隔开来，不易烧结；也可以与活性 组分形成固熔体而达到热稳定，提高活性。 • 能起结构稳定作用的助催化剂，多为熔点较高、难 还原的金属氧化物。 • 如氨合成用的Fe催化剂，通过加入少量的Al2O3。使 其活性、和寿命大大延长。原因是Al2O3与活性Fe形 成了固熔体，有效阻止了Fe的烧结。
• 有催化剂存在下，在催化剂表面发生了如下所示的 一系列表面作用过程，最后生成了氨分子。催化反 应的速率控制步骤是氮解离步骤，该步的活化能 ~70 kJ/mol 。 • 催化剂为反应物分子提供了一条较易进行的反应途 径。不同的催化剂的催化反应活化能可能不同。
催化作用改变反应历程而改变反应速度
N2+3H2=2NH3的反应途径
催化剂改变反应历程意味着
• 1、催化剂参与反应物之间的化学反应 • 2、通过反应历程改变使化学反应的所需克服的能垒数值 大大减少。 • 结果：
催化反应相对常规化学反应发生的条件温和得多，甚至 常规条件下难以发生的反应，在催化剂参与下实现了工业 化生产。
What is catalysis?
•The potential energy picture •The kinetic picture
催化剂
SO2 SO2 SO2 ZnSO4 HCl 草酸 磷酸
催化剂在反应体系中含量
0.02 0.063 0.079 2.7 0.15 0.52 0.54
达到平衡时的体积增量
8.19 8.34 8.20 8.13 8.15 8.27 8.10
平均
8.19
在不同催化剂存在下三聚乙醛解聚的平衡浓度
催化作用的特征（2）
反应类型 加氢
常用催化剂 Ni,Pt,Pd,Cu,NiO,MoS2,WS2,Co(CN)63-
脱氢
氧化 羰基化 聚合 卤化
Cr2O3,Fe2O3,ZnO,Ni,Pd,Pt
V2O3,MoO3,CuO,Co3O4,Ag,Pd,Pt,PdCl2 Co2(CO)8,Ni(CO)4,Fe(CO)3,PdCl(Pph3)3*,RhCl2(CO)Pph3 CrO3,MoO2,TiCl4-Al(C2H5)3 AlCl3,FeCl3,CuCl2,HgCl2
CH3OH+O2=HCHO+2H2O
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， 或是被提高
甲醇氧化反应的不 同能垒变化示意图
• 催化剂的寿命
– 催化剂理论上是可无限期使用的。 – 实际反应过程中，由于在长期的反应条件下 和化学作用下，会发生可逆或不可逆物理和 化学变化，如晶相变化、晶粒分散度的变化、 组分的流失等，导致催化剂的失活。 催化剂设计中应考虑的方面
催化剂分类
按元素周期律分类
• 元素周期律把元素分为主族元素(Ａ)和副族元素(Ｂ)。用做催化剂 的主族元素多以化合物形式存在。 • 主族元素的氧化物、氢氧化物、卤化物、含氧酸及氢化物等由于 在反应中容易形成离子键，主要用做酸碱型催化剂。但是，第 Ⅳ～Ⅵ主族的部分元素，如铟、锡、锑和铋等氧化物也常用做氧 化还原型催化剂。 • 而副族元素无论是金属单质还是化合物，由于在反应中容易得失 电子，主要用做氧化还原型催化剂。特别是第Ⅷ过渡族金属元素 和它的化合物是最主要的金属催化剂、金属氧化物催化剂和络合 物催化剂。但是副族元素的一些氧化物、卤化物和盐类也可用做 酸碱型催化剂，如Cr2O3，NiSO4，ZnCl2和FeCl3等。
•The chemical bonding picture
催化作用的特征
• 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。 催化剂设计的首要条件