第三章—助催化剂和载体的选择和设计
助催化剂.载体.结构.
2、提高催化剂的机械强度。 如催化剂本身的机械强度不够，则需加 入高强度的载体（如人造刚玉、碳化硅、 SiO2等）以强化之。 3、提高催化剂的热稳定性。 载体对活性组分的分散作用可有效地防 止催化剂颗粒因聚集、长大引起的烧结失 活；同时，载体还可使散热面积增加，导 热性能改善，有利于反应热的散去，从而 提高催化剂的热稳定性。
§2 助催化剂
催化剂的组成 ： 主催化剂 主要组分 共催化剂 助催化剂 次要组分 载体
助催化剂
助催化剂是指那种并非催化剂的关键成
分，但能改进主要组分的某些性能（如：活
性、选择性、寿命或物理性能）的组分。 有时载体也有助催化剂的作用。
一、作用机理
主要通过改变催化剂的化学组成、晶体 与表面结构、离子价态及分布、酸碱性等来 改善催化剂的性能。 通常助催化剂在催化剂中存在着最适宜
床层压力降 颗粒大小 内扩散距离，内表面利用率 机械强度，反应器的要求
形状
装填的紧密程度，外扩散阻力，流体分布的 均匀性 反应器的要求
工业上常用的催化剂的几种形状： 1、圆柱形：圆柱形 空心圆柱形（环状） 2、球形 3、粒状（无定形） 4、特殊形状
用于活性组分非常活泼的场合。
无孔小表面载体（比表面﹤1 m2/g）
如：石英粉，SiC，刚铝石
有孔小表面载体（比表面﹤20 m2/g）
如：硅藻土，耐火砖等
总的来说，小表面载体由于其比表面小，使用常
常受到限制。
2. 大表面积载体（可达102 ～ 103 m2/g）
对所负载的活性组分会产生较大影响， 使用最广泛。 无孔大表面载体：≥5 m2/g 如：炭黑，高岭土，TiO2，ZnO，石棉 有孔大表面载体： ≥ 50m2/g, 如：硅胶，氧化铝，活性炭，分子筛
催化剂的选择与使用指南
催化剂的选择与使用指南催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。
它们在各个领域中都起着重要的作用，例如化学工业、能源领域和环境保护等。
催化剂的选择和使用对于提高反应效率和产品质量至关重要。
本文将讨论催化剂的选择与使用指南，以帮助读者更好地理解和应用这些关键工具。
1. 催化剂的选择因素在选择催化剂时，以下几个因素需要被考虑：1.1 反应类型：不同的反应类型适合不同的催化剂。
例如，氧化反应通常需要使用金属催化剂，而加氢反应可使用贵金属催化剂。
1.2 催化剂活性：催化剂的活性决定了反应的速率。
因此，选择具有高活性的催化剂对于提高反应效率至关重要。
1.3 物化性质：催化剂的物化性质会影响反应的选择和条件。
例如，可选择具有合适酸碱性质的催化剂来实现特定反应。
1.4 经济性：催化剂的选择还需要考虑成本因素。
一些便宜且易获取的催化剂可能更适合商业生产。
2. 催化剂的使用技巧正确使用催化剂可提高反应效率和产品质量。
以下是一些催化剂的使用指南：2.1 催化剂的负载：将催化剂负载在载体上可以增加催化剂的稳定性和活性。
常用的载体材料包括活性炭、氧化铝等。
负载催化剂还可以减少催化剂的用量，降低成本。
2.2 催化剂的再生：催化剂在长时间使用后可能会失活，需要进行再生。
再生催化剂可以通过热处理、溶剂洗涤等方法来恢复其活性。
2.3 催化剂的优化：通过调整催化剂的结构和组成，可以提高其活性和选择性。
例如，改变催化剂的晶格结构或引入合金元素可以增加活性位点的数量。
2.4 催化剂的毒性：一些反应物或产物可能对催化剂有毒性。
因此，在使用过程中需要注意控制反应条件，以避免催化剂的毒化和失活。
3. 应用案例下面以几个实际应用案例来说明催化剂的选择与使用：3.1 石油加工中的催化剂：石油加工过程中经常使用催化剂来提高产品的产率和质量。
例如，加氢反应中常用的催化剂是贵金属如铂和钯。
选择合适的催化剂可以降低反应温度和压力，提高反应速率。
3.2 催化转化废气：环境保护领域中，催化剂被广泛应用于废气处理。
催化剂制备与载体选择的技巧与原则
催化剂制备与载体选择的技巧与原则催化剂是化学反应中不可或缺的重要组成部分，它可以加速反应速率，提高反应效率。
而催化剂的制备和载体的选择则决定了催化剂的活性、选择性和稳定性。
在催化剂制备与载体选择的过程中，存在着一定的技巧和原则，下文将进行探讨。
首先，制备催化剂时，选择合适的前驱体是至关重要的。
前驱体直接关系到催化剂的化学组成和结构，从而影响催化剂的性能。
在选择前驱体时，需要考虑到其合成的可行性、纯度、稳定性等因素。
此外，前驱体的选择还应结合所需催化反应的特点，例如选择氧化物作为前驱体，可以制备出具有氧化还原特性的催化剂，而选择金属络合物作为前驱体，则可以制备出具有特定配位结构的催化剂。
其次，正确地选择载体是影响催化剂性能的重要因素之一。
载体具有很多种类，例如氧化铝、硅胶、硅酸盐等。
不同的载体对催化剂的稳定性、活性和选择性具有不同程度的影响。
选择合适的载体需考虑催化剂的活性中心与载体的相互作用，以及载体的物理化学性质。
例如，某些催化剂需要高比表面积的载体来提高催化活性，而某些催化剂则需要有良好导电性的载体来利用电子转移进行催化反应。
在实际制备过程中，还需要考虑到催化剂的纯度与分散度。
高纯度的催化剂可以减少杂质对催化性能的影响，从而获得更高的催化活性。
而良好的分散度可以增加活性中心的暴露度，提高催化剂的反应活性。
制备高纯度的催化剂可以采用化学合成、物理方法和生物方法等多种途径，而提高分散度可以通过控制前驱体的配比、反应条件和添加助剂等手段来实现。
此外，催化剂的后续处理也是制备过程中需要考虑的重要环节。
后续处理可以改变催化剂的表面性质和结构，从而进一步调控催化剂的性能。
例如，催化剂的表面酸碱性可以通过浸渍法、浸泡法等进行调控，从而影响催化剂对酸碱性反应的催化活性。
另外，在后续处理中，还可以通过离子交换、氧化还原等方法改变催化剂的形貌和晶相，从而对其催化活性和选择性进行调控。
总结起来，催化剂制备与载体选择是一个综合性的工程，需要综合考虑前驱体的选择、载体的选择、催化剂纯度和分散度的控制等因素。
化学技术中催化剂的载体选择与设计
化学技术中催化剂的载体选择与设计在化学技术的实践中，催化剂起着至关重要的作用。
催化剂可以提高反应速率，降低反应温度，提高产物选择性，从而节约能源和减少环境污染。
而催化剂的活性和稳定性则与其载体密切相关。
本文将讨论催化剂载体的选择与设计，在催化剂的性能优化中发挥重要作用。
一、载体的选择选择合适的载体可以有效提高催化剂的性能。
催化剂载体的主要功能是提供活性位点，提高催化剂的比表面积和机械强度。
常用的载体材料包括氧化物、硅胶、活性炭、金属材料等。
不同的载体具有不同的特点和适用范围。
1.氧化物载体氧化物载体具有良好的热稳定性和结构稳定性，能够在高温条件下稳定地承载催化剂。
例如，氧化铝具有高的比表面积和良好的热传导性能，可用于制备高活性的催化剂。
氧化铁则可以作为氧源，参与反应，促进氧化反应的进行。
2.硅胶载体硅胶载体具有较大的孔体积，可以提供大量的活性位点。
硅胶具有良好的热稳定性和酸碱性，可用于制备酸催化剂和碱催化剂。
此外，硅胶还可改性为有机硅胶，提高载体的疏水性和抗水蒸汽腐蚀性。
3.活性炭载体活性炭载体具有良好的吸附性能和强的离子交换能力。
活性炭具有良好的导电性和孔隙结构，可用于吸附和催化分解有机物。
活性炭还可以通过改变活性炭的孔隙结构和官能团修饰，调控催化剂的选择性。
4.金属载体金属载体如金属泡沫、网格等，具有良好的导热性和机械强度，可用于制备高活性和高选择性的催化剂。
此外，金属载体还可以提供电子传导通道，促进催化剂的电子转移反应。
金属载体在冶金、电化学等领域有着广泛应用。
二、载体的设计催化剂载体的设计是为了提高催化剂的性能和稳定性。
在载体的设计中，需要考虑载体的孔隙结构、尺寸和形态，以及载体与活性组分之间的相互作用。
1.孔隙结构设计载体的孔隙结构对催化剂的活性和选择性有着重要影响。
合适的孔隙结构可以提供充足的反应表面和反应通道，促进反应物的扩散和产物的排除。
常用的孔隙结构有微孔、介孔和大孔，可以通过溶胶-凝胶法、共沉淀法等方法进行调控。
催化剂的选择和活性调控方法
催化剂的选择和活性调控方法催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，它们通过降低反应的活化能，提高反应速率，并且可以选择性地促进所需产物的生成。
选择合适的催化剂以及实施适当的活性调控方法，对于提高反应效率、减少能源消耗、降低环境污染具有重要意义。
一、催化剂选择的原则在进行催化剂的选择时，需要考虑多个方面的因素，包括反应类型、催化剂的特性、反应条件等。
首先，根据反应类型选择合适的催化剂是至关重要的。
不同的催化剂适用于不同的反应类型，比如酸催化剂适用于酸碱反应、氧化还原反应等，而金属催化剂适用于氧化反应、加氢反应等。
其次，催化剂的特性也是选择的关键因素之一。
催化剂通常需要具备高的活性、良好的选择性以及稳定性。
活性是指催化剂参与反应的能力，而选择性则指催化剂在反应中对特定产物的选择性别。
此外，稳定性也是选择催化剂时需要考虑的因素之一，因为稳定性不仅决定催化剂的寿命，还影响催化剂的再生能力。
最后，反应条件是催化剂选择中的重要考虑因素之一。
反应温度、压力、气体流量等条件都会对催化剂的活性和选择性产生影响。
催化剂应能在所选条件下保持良好的催化效果，同时兼顾经济效益和环境友好性。
二、催化剂活性调控方法催化剂的活性调控是指通过调整催化剂的组成、结构或表面性质，来提高或降低催化剂的活性。
以下介绍几种常见的活性调控方法。
1. 负载催化剂：负载催化剂是指将活性组分负载在载体上形成的催化剂。
通过调节载体的表面酸碱性、孔结构等性质，可以有效调控催化剂的活性。
负载催化剂除了具备高活性、选择性外，还可以提高催化剂的稳定性和均匀性。
2. 合金催化剂：合金催化剂由两种或多种金属组成，可以调控催化剂的活性和选择性。
通过合金化可以调整催化剂中金属的态、键长以及表面氧原子的分布等，从而影响催化剂的反应活性。
3. 表面修饰：通过在催化剂的表面引入特定的辅助剂或修饰剂，可以调控催化剂表面的性质，从而改变催化剂的活性。
例如，锡催化剂通过在其表面引入钴辅助剂，可以提高锡催化剂在乙烷部分氧化反应中的选择性。
催化剂载体的制备方法与性能表征指南
催化剂载体的制备方法与性能表征指南催化剂是一类广泛应用于化工、环保、能源等领域的关键材料，其性能直接影响着催化反应的效率和选择性。
而催化剂活性的提升往往依赖于催化剂的载体材料。
本文将重点探讨催化剂载体的制备方法与性能表征指南。
一、载体材料的选择与设计催化剂的载体材料应具备高比表面积、良好的热稳定性、调控孔道结构和合适的亲疏水性等特点。
常见的载体材料包括氧化物、碳材料、金属有机骨架材料（MOFs）等。
在选择载体材料时，需综合考虑催化剂活性金属颗粒的分散性与稳定性，并通过调控载体表面组分、孔径大小及分布等来实现。
二、固相法制备催化剂载体固相法是一种常用的催化剂载体制备方法。
该方法通过物理或化学方式将活性组分与载体材料进行混合、热处理和活化，实现催化剂的制备。
其中，热处理过程中的相互作用可以使活性组分均匀负载在载体表面，并促进载体材料孔道的形成。
但固相法制备催化剂载体的过程往往较为繁琐，需要控制热处理温度、时间等参数，并采用合适的还原剂或氧化剂进行活化步骤。
三、溶胶凝胶法制备催化剂载体溶胶凝胶法是一种常用的催化剂载体制备方法，其在溶液中形成溶胶、经过凝胶化后得到载体材料。
在溶胶凝胶过程中，可以通过改变溶胶成分、溶解度等条件，控制载体材料的形貌、比表面积和孔道结构等。
此外，溶胶凝胶法还具有操作简单、制备周期短的优点。
然而，制备催化剂载体的溶胶凝胶法往往需要较高的温度条件，且涉及到多个步骤，需要仔细控制反应参数。
四、性能表征指南对催化剂载体的性能表征可以从物化性质、形貌结构和孔道结构等多个方面进行。
常见的表征方法包括比表面积测定（BET）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）等。
BET技术可以用于测定载体材料的比表面积、孔径分布及孔容；SEM和TEM可以观察载体材料的形貌和孔道结构；FTIR和XRD可以确定载体材料的化学组成和晶体结构。
此外，对于催化剂载体的稳定性和再生性能的评估也是非常重要的。
催化剂载体的制备及其应用
催化剂载体的制备及其应用催化剂是化学反应中不可或缺的重要组成部分。
这些催化剂不仅可以提高反应速率，还可以降低能量消耗和减少废弃物产量。
因此，催化剂在生产工艺中发挥着至关重要的作用。
催化剂载体就是其中一种催化剂。
催化剂载体是指将催化剂通过某种方法固定在载体材料上，最终形成固定的催化剂。
这种载体通常是一种多孔型的固体材料，可以提供更多的表面积和催化剂在内部的扩散空间。
与自由催化剂相比，载体催化剂有更好的机械强度和更长的使用寿命。
因此，催化剂载体越来越受到人们的青睐。
目前，催化剂载体可以采用各种各样的材料进行制备。
其中，最常见的是硅胶、活性碳、陶瓷、石墨、导电聚合物等。
催化剂载体的制备方法多种多样，包括常见的物理吸附、化学修饰、离子交换等方法。
本文将着重介绍硅胶作为催化剂载体的制备及其应用。
硅胶是一种具有大量微孔和介孔的高度多孔材料，其孔道具有很高的比表面积和良好的化学稳定性。
硅胶作为一种重要的催化剂载体，在各种催化剂中得到了广泛应用。
硅胶作为载体可以通过多种化学反应进行修饰，从而提高其催化效率和特异性。
下面介绍几种常见的硅胶修饰方法。
1. 烷基氧基硅胶烷基氧基硅胶是硅胶的一种常见修饰方法。
其制备方法是将烷基硅烷分子在硅胶表面进行化学反应。
烷基氧基硅胶具有较高的疏水性，可以增强催化剂的选择性，并改善其在有机溶剂中的稳定性。
2. 氨基硅胶氨基硅胶的制备方法是将氨基硅烷分子在硅胶表面进行化学反应。
氨基硅胶具有良好的催化活性，特别是在碳-碳键形成反应中表现出更好的催化效果。
这是由于硅胶的酸性和氨基的碱性相互作用所造成的。
3. 羧基硅胶羧基硅胶是一种在硅胶表面修饰羧基的方法。
羧基可以增强催化剂的催化活性，并增强其在液态催化剂中的溶解性。
羧基硅胶还具有良好的防水性，因此在固体酸催化剂和液相催化反应中得到了广泛的应用。
随着工业化的发展，催化剂载体越来越受到人们的重视和应用。
同样，硅胶作为一种高度多孔材料，在催化剂载体中也越来越热门。
催化剂载体设计及其对反应性能的影响研究
催化剂载体设计及其对反应性能的影响研究催化剂是一种能够加速化学反应的物质。
然而，除了催化剂本身，催化剂所选择的载体也是影响催化剂性能的重要因素。
载体的特性可以影响催化剂的表面积、分散度、活性位点数量和分布等因素，从而影响催化剂的反应性能。
因此，对催化剂载体的设计和研究具有重要意义。
催化剂载体设计催化剂载体主要应具备以下特性：1. 高比表面积：高比表面积意味着催化剂拥有更多的活性位点。
2. 良好的热稳定性和化学稳定性：催化剂需要能够承受高温和反应物的腐蚀。
3. 良好的比强度和机械强度：催化剂载体需要经受重复的反应循环和运输。
常用的催化剂载体材料包括氧化铝、硅胶、碳、二氧化钛等。
每种材料都有着其独特的优势和限制。
例如，氧化铝表面积大，但容易发生水解，碳材料稳定而且价格便宜，但表面活性位点少。
催化剂载体对反应性能的影响对载体的选择和设计可以直接影响催化剂的性能，包括催化剂的选通性、选择性和活性。
催化剂载体可以影响反应物分子的吸附和扩散，改变反应物发生反应的方式和速率。
例如，铱催化剂在二氧化硅和氧化锆载体上的催化活性与载体表面羟基的重量有关。
羟基含量越高则活性越高。
因此，设计高含羟基的载体可以增强催化剂的活性。
此外，载体的物理化学性质，如孔径大小和分散度等也会对催化剂的性能产生较大的影响。
孔径较小的载体会导致反应物在孔道壁上发生吸附和反应，从而提高反应活性。
而高分散度会使得催化剂活性位点增加，这也将有利于催化反应。
此外，载体的表面处理也对催化剂的性能有着不可忽视的影响。
例如，磷酸盐（H3PO4）可以提高载体表面的酸性，从而增强酸催化剂的活性。
而金属离子微晶粒的负载也可以起到类似的作用。
贵金属有着高的比表面积和选择性，但价格高、供应难。
结论催化剂的载体设计和研究对于提高催化剂的活性和选择性具有重要意义。
催化剂所选择的载体可以影响催化剂的表面积、分散度、活性位点数量和分布等因素，从而影响催化剂的反应性能。
因此，在催化剂设计和研究时，催化剂所选择的载体是非常重要的因素之一。
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室温条件下CO和O2的还原氧化循环实验
5%CO 5%O2
Time /s
CeO2-Co3O4
150
o
5%CO
5%O2
200
250
300
350
MS signals
CO O2 CO2
Temperature / C
1 % CO, 10 % O2, 89 % N2, 20 ml/min
0 1000 2000 3000 4000 5000
Time /s
Co3O4-CeO2 催 化剂 在 -60 ℃ 下 即 可
CeO2 的引入，可提高 Co3O4 的
将CO完全转化
Catal. Sci. Technol. 2 (2012) 1865-1871
晶格氧提取
工业应用催化剂
3.1.1 助催化剂的种类
（一）织构性助催化剂 （二）调变性助催化剂
各种离子半径需要符合一定的条件，否 则钙钛矿晶格变得不稳定发生畸变或生 成其他物质结构。
▬ A、B位元素的选取 ▬ 价态和空位的控制 ▬ B位两种阳离子的协同效应等
工业应用催化剂
金属氧化物固溶体
LaMnO3：氯乙烯催化燃烧
Sr，Mg和Ce掺杂的La0.8A0.2MnO3 对应LMO，LSMO，LMMO及LCMO
工业应用催化剂
氧化铝
熔点为2050℃，沸点为3000℃， 具有不同晶型，常见的是α-Al2O3和γ-Al2O3。
活性氧化铝
加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝
工业应用催化剂
（二）调变性助催化剂
电子助催化剂
晶格缺陷助催化剂
选择性助催化剂
调变性助催化剂 能使催化反应活
扩散助催化剂
化能降低
相变助催化剂
当使用颗粒较大催化剂时，微孔对反应介质扩散所产生的 阻力，在某些反应里将影响整个反应的速率； 常用的扩散助剂
石墨、淀粉、纤维素等有机物 具有大孔的高孔隙率载体 干燥时会失去大量水分的含水氧化物
工业应用催化剂
3.1.2 助催化剂对催化剂性能的影响
活性
热稳定性和寿命
抗毒能力
可逆毒化和不可逆毒化
开始选择载体时往往从物理、机械性质、 来源容易及价格低廉等方面加以考虑。像 碎砖、木炭、浮石等都可用作催化剂载体。
使用不同载体而使催化剂活性产生差异，才了解到载体还有其它多方 面的作用
工业应用催化剂
0.5% CO, 10% O2, flow rate: 100 mL/min, cat: 50 mg, 1.8% H2O Catalysis Communications 9 (2008) 1045 –1049
工业应用催化剂
骨架结构体系：合金催化剂、金属簇催化剂、金属氧化物固溶体等
常规方法是，设法制造有骨架结构的催化剂，将有用的催化物种固着 在给定的环境中。可以在此“骨架”内作一些改变，优化催化剂。
通过每次只改变一个催化剂参数，研究影响活性和选择性的各种因素
工业应用催化剂
金属簇催化剂
很多催化剂包含的过渡金属是负载在氧化物载体上的，所以考察 催化剂最彻底的方法可能是设法把载体的影响排除掉。
3.4 载体材料的选择
3.4.1 选择载体的原则和依据 3.4.2 载体材料的选择方法
3.5 常用的催化剂载体
3.5.1 氧化铝 3.5.2 分子筛 3.5.3 活性炭
工业应用催化剂
催化剂的构成
改进催化剂的某些性能 助催化剂 选择性、活性、寿命
载体 主要组分 催化剂丧失催化活性
一般将催化剂中含量较少（通常低于总量的10%）而又关键性的次要组分称作助催
第三章 助催化剂和载体的设计
3.1 助催化剂的种类与功能
3.1.1 助催化剂的种类 3.1.2 助催化剂对催化剂性能的影响
3.3 载体的作用与种类
3.3.1 概述 3.3.2 载体的作用 3.3.3 载体的种类
3.2 助催化剂的选择与设计
3.2.1 助催化剂的设计方法 3.2.2 运用催化理论设计助催化剂 3.2.3 通过催化反应机理确定助催化剂
工业应用催化剂
加氢催化反应
具有d空轨道或d能带中的空穴，并对加入的电子有强吸引力的金属，会强 烈地吸附氢，而从氢得来的电子可以成为主体电子体系的一部分，这类金 属是不良的加氢催化剂，因为它们对反应有效的氢吸附太牢
而没有d空轨道的金属，对氢只有弱的吸引力，因此在纯金属元素状态 时，它们不能强烈地吸附氢．因而也显示出较差的催化加氢能力
增大表面，防止烧结，提高催化剂主要组分的结构稳定性 α-Fe微晶对合成氨反应具有很高的活性； 在773K的高温条件下， α-Fe微晶极易烧结而长大，活性表面减 少，活性丧失； 在熔融Fe3O4中加入Al2O3，Al2O3能与Fe3O4发生同晶取代，生成 固溶体； 防止活性铁微晶在使用中长大，提高催化剂的热稳定性和寿命。 大多数结构性助催化剂是熔点及沸点较高，难还原的金属氧化物。 结构性助剂没有改变催化反应总活化能的能力
活化能，但能使催化剂 的固有活性稳定，结构 性助催化剂
工业应用催化剂
对催化剂选择性的影响
在镍基催化剂上进行烃类蒸汽转化制CO十H2合成气时
当催化剂以酸性氧化物作为载体时，酸性中心有利于催化裂化，
反应容易向析碳反应I进行。
用碱(K2O)作助熔化剂，可中和酸性中心，有利于向反应II的方
向进行。也可用氧化镁作载体。
化剂，而对含量较大、且主要是为了改进催化剂物理性能的组分称为载体
工业应用催化剂
3.1 助催化剂的种类与功能
在催化剂中添加少量的某些成分能够使催化剂的化学组成、晶体与表 面结构、离子价态及分布、酸碱性等发生改变，从而使催化剂的性能 （如活性、选择性、热稳定性、抗毒性和使用寿命等）得到改善。
但当单独使用这些物质作催化剂时，没有催化活性或只有很低的活性， 这些添加物质就称为助催化剂。
有少数小空轨道的金属(象Ni、Pt)则可使H2被吸附，但又能很快的放还给 其它作用物，只有这类金属才是良好的加氢催化剂。
形成合金，影响d-空轨道的数目，改变对H2的吸附能力使催化剂的活性 得到明显改进
工业应用催化剂
②晶格缺陷助催化剂
增加氧化物催化剂表面的晶格缺陷数目，提高氧化物催化剂的催化活性
氧化物催化剂的活性中心存在于靠近表面的晶格缺陷； 少量杂质或附加物对晶格缺陷数目有很大影响； 为了实现间隙取代，通常加入的助催化剂的离子需要和被它 取代的离子大致上一样大。
双重作用助催化剂
工业应用催化剂
①电子助催化剂
Fe-Al2O3-K2O合成氨催化剂的活性高于Fe-Al2O3
K2O是电子性助剂；
K2O 起着电子给予体作用，Fe起电子接受体作用 K2O 把电子转给Fe后，增加了Fe的电子密度，降低Fe表面的电 子逸出功，加速N在Fe上的活性吸附，提高催化剂的活性
工业应用催化剂
理想催化剂载体应具备下列条件：
▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬ ▬
具有适合反应过程的形状 具有足够的机械强度 具有足够的比表面积及微孔结构 具有足够的稳定性：耐热、化学、侵蚀 导热系数，比热、比重适宜 不含有任何使催化剂中毒的物质 原料易得，制备方便，制备成催化剂后不会造成环境污染
工业应用催化剂
助催化剂的含量存在最适宜的值。
工业应用催化剂
CeO2-Co3O4复合氧化物
5%CO
100
MS signals
Co3O4
5%O2
5%CO
5%O2
Conversion of CO /%
80 60
CO O2
Co3O4-CeO2
40 20 0
-100 -50 0 50 100
Co3O4
CeO2
0
CO2
1000 2000 3000 4000 5000
3.3.2 载体的作用
① 增加有效表面和提供合适的孔结构：增加催化剂的活性和选择性 ─ 反应用有效表面及孔结构（孔容、孔径、孔径分布）是影响催化剂活 性和选择性的主要因素。 ② 提高催化剂的机械强度 ─ 使催化剂有最适宜的几何构型。对某些活性组分而言，只有把活性组 分负载在载体之后，才能使催化剂得到足够的强度和几何构型，才能 适合各种反应器的要求。 ③ 提高催化剂的热稳定性 ─ 活性组分负载于载体上，可使活性组分微晶分散，防止聚集而烧结
工业应用催化剂
金属氧化物固溶体
一系列金属氧化物固溶体中，其中客体金属离子的性质受主体金属氧化 物晶格的强烈影响。客体离子的浓度绝对不会太大，但是变更客体离子 的浓度和性质同时也改变主体的晶格。
催化剂体系有钙钛矿型、六铝酸盐、白钨矿型等
工业应用催化剂
钙钛矿
通式为ABO3， A位一般是稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子； A位和B位皆可被半径相近的其它金属离子部分取代而保持其晶体结构 基本不变，因此是研究催化剂表面及催化性能的理想样品。
工业应用催化剂
3.3.2 载体的作用
④ 提供反应所需的酸性或碱性活性中心
⑤ 与活性组分作用形成活性更高的新化合物
─ 活性组分与载体相互作用，产生新的化合形态及结晶结构，从而引起 催化活性的变化，此时载体兼具助催化剂的作用。
使整个催化反应活化
引入抗毒组分，在合成 在大多数情况下，当 助催化剂与活性组分 形成固溶体时，使活 性组分固熔点升高， 增加催化剂热稳定性 氨铁催化剂中加入少量 稀土氧化物，可显著提 高催化剂对硫的抗毒能 力；扩散性助剂，增加 催化剂的内表面积和孔 径率等
能下降，提高催化能力 ，电子助催化剂；
虽不改变催化反应的
近年来已有可能做到这一点，因为制备金属簇催化剂的方法已经 发展起来了。这种催化剂由金属原子簇组成(至少含有二个原子)， 其中可以含有一种或多种金属元素，把它作为骨架催化剂是很有 前途的。