催化剂及其基本特征
催化剂及其基本特征
催化剂及其基本特征催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。
它不参与反应本身，但能够降低反应的活化能，从而加快反应速度。
催化剂可用于各种化学反应中，包括有机合成、燃烧、氧化还原等。
催化剂具有以下几个基本特征：1.可再生性：催化剂在反应中不发生永久性损失，在反应结束后可以重新被使用。
与反应物和产物相比，催化剂的量通常很少发生变化。
2.高效性：催化剂具有很高的效率，少量的催化剂就可以促进大量的反应物转化，从而在经济和环境上更加优越。
3.可选择性：催化剂可选择性地加速特定的反应通道，控制产物的选择性。
它可以引导反应产生特定的产物，避免副反应的发生。
4.反应物无损耗：催化剂参与反应后不会消耗，能够被连续循环使用。
在反应结束后，催化剂可以通过简单的分离和回收来进行再利用。
5.适用性广泛：催化剂可以应用于不同类型的反应，包括液相、气相和固相反应。
它们可以用于有机合成和工业过程中的各种反应，增加了反应的灵活性和多样性。
催化剂的作用机理可以分为两种类型：表面催化和溶液催化。
表面催化是指催化剂将反应物吸附在其表面上，通过改变反应物的构象和电子结构来促进反应发生。
溶液催化是指催化剂以固体或离子形态存在于溶液中，通过与反应物发生弱相互作用来加速反应。
常见的催化剂包括金属和金属化合物，如铂、钯、铜等。
它们具有较高的活性，并能在广泛的反应条件下工作。
此外，还有一些有机分子，如酶、酸和碱等，也具有催化性质。
催化剂的选择需要考虑很多因素，包括反应类型、反应条件、催化剂的稳定性和成本等。
优秀的催化剂应具有高活性、良好的选择性和稳定性，并且应在反应条件下表现出较长的使用寿命。
催化剂在化学反应中扮演着重要的角色。
它们能够加速反应速率，降低反应能量，提高反应产率。
在工业生产中，催化剂的应用可以大幅提高生产效率，减少能源消耗和环境污染。
此外，催化剂的发展也促进了许多新的反应的发现和发展，对推动科学技术的进步起到了重要作用。
简述催化剂的基本特征
简述催化剂的基本特征
催化剂是指能够加速化学反应进程而不被消耗的物质，其特征如下：
1. 催化剂能够提高反应速率，但不改变反应热力学平衡，即不改变反应物和产物浓度比。
2. 催化剂能够在反应中形成中间体，降低反应活化能，从而降低反应能量要求，加速反应进程。
3. 催化剂具有高度选择性，能够选择性地促进某些反应物之间的作用，而不影响其他反应物的反应。
4. 催化剂使用量通常很小，一种催化剂可在多次反应中重复使用，具有很高的经济性。
5. 催化剂可以是单质、化合物或复合物，或者是表面活性物质。
6. 催化剂的作用机理复杂多样，包括吸附、表面反应、活性位点等多种作用方式。
7. 催化剂的效果可以受到反应条件、反应物质、催化剂种类等因素的影响，需要进行充分的反应条件优化和催化剂选择。
总之，催化剂是化学反应中不可或缺的重要角色，具有多种特征和作用方式。
催化剂的研究和应用领域广泛，对于实现可持续发展和绿色化工具具有重要意义。
- 1 -。
催化剂的四个基本特征
催化剂的四个基本特征
1、催化剂复杂性：催化剂是由几种催化剂物质进行复合而成，它是一种由物质凝聚而成的具有丰富变化空间的复合体，它的总体构成由催化剂母体和它的活性组成部分形成，其中可有多种不同类型的催化剂组分，以及物理形状和表面形状的不同变化。
一方面，催化剂母体能够缓冲催化剂中后续变化过程中模式和起源，另一方面，催化剂活性成分则能够实现催化反应有效地发生，催化剂结构在不同类型的反应中可以大大改变反应效率。
2、反应热敏感性：反应热敏感性是指催化剂在特定中间体条件下反应的稳定性，它是由催化剂颗粒在复杂热力学空间内的稳定性决定的，反应的热敏感性和催化剂在发生反应的过程中模式的定义息息相关，在非常低的温度下却有可能迅速失去稳定性，因此它是一种具有高温敏感性的催化剂，并且是了解特定反应所必须考虑的参数之一。
3、反应选择性：反应选择性是指催化剂能够识别古本体分子，从而对反应的识别和导向，其主要指一种择性识别和导向机制，可以选择、激发感兴趣的分子，从而实现有效的反应，另外，隶属于反应选择的的产物选择也可以实现多样性的催化，由此可以用催化剂精化良好的产物，并获得更高的分辨率。
4、零价性能：零价性能是指催化剂在零个介质条件下，产生影响催化
反应产物的总体配置模式，因此在催化反应中，零价性能是决定反应活性、去向和动力学以及反应选择和产物组成比例的重要参数，它允许体系中催化剂表面所具有的各种特性，以改变反应初级过程和半级过程，从而改变反应速率及去向，催化剂的零价性能对于优化催化反应结果起着至关重要的作用。
催化剂与催化作用的基本特征
催化剂对反应活化能的影响
活化能降低使活化分子数增加
实验结果表明，催化剂参与的分解反应， 改变了反应机理，降低了反应活化能，增大 了活化分子分数，反应速率显著增大。
5
2.多相催化： 催化剂与反应物种不属于同一物相的
催化反应。
汽车尾气(NO和CO)的催化化：
1.均相催化： 催化剂与反应物种在同一相中的催化反应。
没有催化剂存在时，过氧化氢的分解反应为：
2H2O2 (aq) O2 (g) 2H2O(l)
加入催化剂Br2，可以加快H2O2分解，分解反应 的机理是：
第一步 H2O2 (aq) Br2 2H (aq) O2 (g) 2Br (aq) 第二步 H2O2 (aq) 2H (aq) 2Br (aq) 2H2O(l) Br2
2NOg COgPt,Pd,RhN2g CO2g
反应在固相催化剂表面的活性中心上进行， 催化剂分散在陶瓷载体上，其表面积很大，活 性中心足够多，尾气可与催化剂充分接触。
6
酶催化
酶催化：以酶为催化剂的反应。 特点：①高效
②高选择性 ③条件温和
7
催化剂与催化作用的基本特征
催化剂：存在少量就能加快反应而 本身最后并无损耗的物质。
1
催化作用的特点 ： ①只能对热力学上可能发生的反应起作用。 ②通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间。 ③催化剂有选择性，选择不同的催化剂会有
利于不同种产物的生成。 ④只有在特定的条件下催化剂才能表现活性。
2
均相催化与多相催化
《工业催化基础》课件(第2章 催化剂与催化作用的基础知识)2015-2
（1）按反应物相分：
多相催化： 指催化剂与反应物处于不同物相发生的催化反应。由气体反应物与固体催 化剂组成的反应体系称之为气固相催化反应，如乙炔和氢气在负载钯的固 体催化剂上加氢生成乙烯的反应。由气态反应物与液相催化剂组成的反应 体系称为气液相反应，如乙烯与氧气在PdCl2-CuCl2水溶液催化剂作用下氧 化生成乙醛的反应。由液态反应物与固体催化剂组成的反应体系称为液固 相催化反应，如由离子交换树脂等固体酸催化的醇醛缩合反应或醇的脱水 反应。由液态和气态两种反应物与固体催化剂组成的反应体系称为气液固 三相催化反应，如苯在雷尼镍催化剂上加氢生成环已烷的反应。 均相催化： 指催化剂与反应物处于相同物相发生的催化反应。如果催化剂和反应物均 为气相的催化反应称为气相均相催化反应，如SO2与O2在催化剂NO作用下 氧化为SO3的催化反应；如果反应物和催化剂均为液相的催化反应称为液相 均相催化反应，如乙酸和乙醇在硫酸水溶液催化作用下生成乙酸乙酯的反 应。 化工资源有效利用国家重点实验室 7
是催化剂与反应物分子间通过电子转移，形成活性中间物种进行的催化反 应。如在金属镍催化剂上的加氢反应，氢分子均裂与镍原子产生化学吸附， 在化学吸附过程中氢原子从镍原子中得到电子，以负氢金属键键合。负氢 金属键合物即为活性中间物种，它可进一步进行加氢反应，反应式如下：
H H H + M M M H M
这二种分类方法反映了催化剂与反应物分子作用的实质，但由于催化作用的复杂性 ，对有些反应难以将二者绝然分开，有些反应又同时兼备二种机理， 酸碱型及氧化 还原型催化反应比较如下表：
第一节 催化剂的特征
3、催化剂对反应具有选择性
催化剂具有选择性包合两个含义：其一是不同的反应，应该选择不同的催 化剂；其二是同样的反应选择不同的催化剂，可获得不同的产物。例如， 以合成气（CO+H2）为原料在热力学上可以沿着几个途径进行反应，但由 于使用不同催化剂进行反应，就得到下表给出的不同产物。
催化剂基础详解
第一章 绪论
1.1.1催化作用的意义
合成氨
• N2+3H2→3NH3 • 催化剂：Fe-Al2O3-K2O • 每吨催化剂可产2万吨氨
• N2来源：空气分离 • H2来源: 烃类水蒸气转化法。 • 工艺（涉及反应）：加氢、脱硫、转化、
变换、甲烷化、氨合成。需用八种不同
催化剂
第一章 绪论
1.1.1催化作用的意义
氧化还原型反应：催化剂与反应物通过单个电 子转移，形成活性中间体物种进行的催化反应。
催化剂的分类
按催化剂的元素及化合态分类 金属、金属氧(硫)化物、金属有机化合物 按催化剂的导电性及化学形态 导体、半导体、绝缘体 按行业类别分类 石油炼制工业、化肥工业、环境保护等
催化剂的反应性能
物进料总量的百分比 产率＝转化率×选择性
催化剂的稳定性
使用寿命：指催化剂在一定反应条件下 维持一定反应活性和选择 性的使用时间。
a
催
化b
稳定期
衰
剂
老
活成
期
性
熟 期
催化剂的稳定性
化学稳定性 耐热稳定性 抗毒稳定性 机械稳定性
对工业催化剂的要求
适宜的活性 高选择性
活性和选择性的取舍 长寿命
石油
第一章 绪论
煤
1.1.1催化作用的意义
第一章 绪论
天然气
1.1.1催化作用的意义
催化剂的定义与特征
催化剂的定义
能改变化学反应的速度 不改变化学反应的热力学平衡位置 本身在化学反应中不被明显地消耗
催化剂的特征 只能改变热力学上可进行的化学反应
只改变化学反应的速度，而不改变化学平衡的 位置。
催化剂的性能及使用
工业催化剂的使用性能 催化剂的活化 催化剂的失活和再生 运输、贮存和装卸
3.3.1 工业催化剂的使用性能
活性：在给定的温度、压力和反应物流量(或空间速度)下，催化 剂使原料转化的能力。 选择性：指反应所消耗的原料中有多少转化为目的产物。 当催化剂的活性与选择性难以两全其美时，
若反应原料昂贵或产物分离很困难，宜选用选择性高的催化剂；
3.3.2 催化剂的活化
还原、氧化、硫化、 酸化、热处理等 固体催化剂在出售时的 状态一般是较稳定的， 方法
活性的状态
每种活化方法均自各自的活化条件和操作要求，应该严格按照 操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 如果活化操作失误，轻则使催化剂性能下降，重则使催化剂报 废，经济损失巨大。
据统计，当今90％的化学工业中均包含有催化(catalysis)过程，催化 剂( catalyst )在化上生产中占有相当重要的地位，其作用主要体现 在以下几方面。 1.提高反应速率和选择性 2.改进操作条件 3.催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术 4.催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用
应途径，活化能得以降低。
自催化作用：有些反应所产生的某种产物也会使反应迅速加快。 负催化剂或阻化剂：能明显降低反应速率的物质。 催化剂的三个基本特征：
①催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和 数量的变化； ②催化剂只能缩短达到化学平衡的时间(即加速作用)，但不能改变平衡；
③催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。
3.3.4 运输、贮存和装卸
☆催化剂一般价格较贵，要注意保护。 ☆在运输和贮藏中应防止其受污染和破坏； ☆固体催化剂在装填于反应器中时，要防止污染和破裂。 装填要均匀，避免出现“架桥”现象，以防止反应工况恶化。 ☆许多催化剂使用后在停工卸出之前，需要进行钝化处理。 尤其是金属催化剂一定要经过低含氧量的气体钝化后，才能暴露于空气， 否则遇空气剧烈氧化自燃，烧坏催化剂和设备。
催化剂及其基本特征
Company Document number : WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-199981、催化剂及其基本伶征催化剂是一种物质.它能够改变化学反应的速率.而不改变该反应的标准Gibbs自由焙变化；此过程称为催化作用. 涉及催化剂的反应称为催化反应。
催化剂的基本待征催化剂只能实现热力学可行的反应.不能实现热力学不可能的反应；催化剂只能改变化学反应的速度.不能改变化学平衡的位S；催化剂能降低反应的活化能.改变反应的历程；催化刑对反应具有选择性n2、催化剂的组成主催化剂：催化剂的主要活性组分.起催化作用的根本性物质.如合成氨催化剂的铁.催化剂中若没有活性组分存在.那么就不可能有催化作用助催化剂：催化剂中具有提高活性组分的催化活性和选择性的组分.以及改善催化剂的耐热性、抗為性.捉髙催化刑机械强度和寿命的组分。
催化剂载体：主要是负载催化活性组分的作用.还具有提髙催化刑比表面积、提供适宜的孔结构、改善活性组分的分欲性、提高催化剂机械淫度、提高催化剂稳定性等多种作用3、催化剂的稳定性指催化剂的活性和选择性随反应时间的变化.催化剂的性能稳定性情况•通常以寿命表示。
催化剂在反应条件下操作.稳定一定活性和选择性水平的时间称为单程寿命；每次性能下降后.经再生又安复到许可水平的累计时间称为总寿命:> 催化剂翁定性包括热稳定性.抗毒魂定性.机械稳定性三个方面。
4、物理吸附与化学吸附的主要区别物理吸附：指气体物质（分子、离子、原子或聚築体）与衣面的物理作用（如色欲力、诱导偶扱吸引力）而发生的吸附.其吸附剂与吸附质之间主要是分子间力（也称"m dcrWaals- 力）o 化学吸附：指在气固界面上.气体分子或原子由化学键力（如静电、共价键力）而发生的吸附.因此化学吸附作用力淫.涉及到吸附质分子和固体间化学键的形成、电子重排等。
5、何谓B酸和L酸.及其简便的鉴定方法能够给出质子的都是酸.能够接受质子的都是獗.Brnsled 定义的酸濟称为B酸（B锻）.又叫质子酸碱：能够接受电子对的都是酸.能够给出电子对的都是碱. 所以Lewis定义的酸诡称为L酸（L麻）.又叫非质子酸固体酸的类型有B酸和L酸两种.对固体酸类型最有效的区分方法是红外光谖法.它是通过研究NH3或毗唏在固体酸表面上吸附的红外光语釆区分B酸和L酸的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
催化剂及其基本特征
催化剂是一种能够改变化学反应速率的物质，它在反应中起到降低活化能、提高反应速率的作用。
催化剂广泛应用于化学工业生产、环境保护、能源转化等领域，对于促进经济发展和改善生活环境起到了重要作用。
催化剂具有以下几个基本特征：
1. 高效性：催化剂能够以较低的用量实现较高的催化效果，可以在反应过程中多次使用，提高反应效率和经济效益。
2. 可选择性：催化剂能够选择性地促进某些特定反应，而不影响其他反应。
这种选择性是通过催化剂表面的活性位点和反应物之间的相互作用实现的。
3. 可逆性：催化剂在反应过程中不发生永久变化，可以在反应结束后重新回到起始状态，保持催化活性。
这使得催化剂能够多次使用，延长使用寿命。
4. 特异性：催化剂对于特定的反应有特异性，不同的反应需要不同的催化剂。
催化剂的选择要根据反应的性质和条件来确定，以确保催化剂对于目标反应具有高的催化活性和选择性。
5. 活性位点：催化剂表面存在活性位点，它们是催化反应的关键。
活性位点可以通过吸附和解离反应物、调整反应物的构型、提供催化反应所需的活化能等方式参与反应。
6. 催化剂的形态：催化剂可以是固体、液体或气体。
固体催化剂是最常见的一种形态，其具有较高的稳定性和重复使用性。
7. 催化剂的制备：催化剂可以通过物理方法（如沉积、浸渍、共沉淀等）或化学方法（如溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积等）制备。
制备过程中需要考虑催化剂的活性位点、分散度、晶体结构等因素。
8. 催化剂的失活：催化剂在长期使用过程中可能会失活，即失去催化活性。
失活的原因包括中毒、积碳、物理损坏等。
为延长催化剂的使用寿命，可以采取再生、修复或更换催化剂等措施。
9. 催化剂的应用：催化剂广泛应用于石油化工、化学合成、环境保护、能源转化等领域。
例如，催化剂在石油加工中用于重油加氢裂化、催化裂化等过程；在化学合成中用于氢化、氧化、酯化等反应；在环境保护中用于废气治理、废水处理等；在能源转化中用于燃料电池、水电解等过程。
催化剂作为一种能够提高化学反应速率的物质，在化学工业生产和环境保护中发挥着重要作用。
催化剂具有高效性、可选择性、可逆性、特异性等基本特征，其活性位点和形态对于催化反应具有重要影响。
催化剂的制备、失活和应用也是催化剂研究的重要内容。
未
来，随着科学技术的不断进步，催化剂的研究将进一步深入，为促进经济发展和改善生活环境提供更多可能。