第四章 催化作用的化学基础
第四章 催化剂
一种催化剂只能选择性地加速某一或某些特定的化学反应， 意即同一催化剂对于不同的反应具有不同的催化活性，称 催化剂选择性。利用催化剂对反应的选择性来控制原料的 化学转变方向，在化学工业中有重要意义。 在可逆反应中，对于正、逆反应的速度，催化剂是以同样 的倍率产生影响的。所以催化剂虽然能加速化学反应， 但它不能改变化学平衡常数，只能影响反应向平衡状态推 进的速度。例如铂、钯催化剂可使苯加氢转变为环己烷， 但在有利于脱氢反应的热力学条件下，它们亦可使环己烷 脱氢成苯。
Ⅱ、线缺陷（一维缺陷）——位错
指晶体中某处有一列原子发生有规 律的错排现象称为位错（dislocation）。
分类
刃型位错（Edge Dislocation） 螺旋位错（Screw Dislocation）
Ⅲ、面缺陷（二维缺陷）——晶 界和亚晶界
面缺陷（ Planar Defect ）又称为二 维缺陷，是指在二维方向上偏离理想晶体 中的周期性、规则性排列而产生的缺陷， 即缺陷尺寸在二维方向上延伸，在第三维 方向上很小。金属晶体中的面缺陷主要有 晶界和亚晶界。
②原子个数比表示法
3.
性能参数 ①比表面积（用BET公式测定）；
②密度； ③孔结构参数（孔隙率、比孔容、平均孔径）； ④机械强度 ⑤气体流通性－－压力降
4.
催化剂作用的基本原理
催化反应过程，尤其是多相催化反应，是一个 复杂的过程，包括了扩散、吸附、表面反应、 脱附、再扩散等步骤。每一步骤又分别涉及到 物理、化学、量子化学、反应工程等基本原理。
5. 几种常用的催化剂载体
① 氧化铝 作为催化剂载体的多用多孔性氧化铝，它 有8种晶型，作为催化剂和载体使用的是γ和η型氧化 铝。
制法：水合氧化铝加热失水；用铝酸钠和硫酸铝中和， 再烧制。 催化活性中心形成：①氧化铝在焙烧中残留有羟基，失 水形成路易斯碱中心；②表面原子的丢失形成空缺或晶 体中的缺陷；③制备过程中带入的微量杂质。
第四章金属催化剂及其催化剂作用 2
第四章金属催化剂及其催化作用4.1 金属催化剂的应用及其特性4.1.1 金属催化剂概述及应用金属催化剂是一类重要的工业催化剂。
主要包括块状催化剂，如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等；分散或者负载型的金属催化剂，如Pt-Re/-Al2O3重整催化剂，Ni/Al2O3加氢催化剂等；4.1.2 金属催化剂的特性几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。
过渡金属能级中都含有未成对电子，在物理性质中表现出具有强的顺磁性或铁磁性，在化学吸附过程中，这些d电子可与被吸附物中的s电子或p电子配对，发生化学吸附，生成表面中间物种，从而使吸附分子活化。
金属适合于作哪种类型的催化剂，要看其对反应物的相容性。
发生催化反应时，催化剂与反应物要相互作用。
除表面外，不深入到体内，此即相容性。
如过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂，因为H2很容易在其表面吸附，反应不进行到表层以下。
但只有“贵金属”（Pd、Pt，也有Ag）可作氧化反应催化剂，因为它们在相应温度下能抗拒氧化。
故对金属催化剂的深入认识，要了解其吸附性能和化学键特性。
4.2 金属催化剂的化学吸附4.2.1 金属的电子组态与气体吸附能力间的关系不同的金属催化剂的化学吸附能力取决于各种因素，包括金属化学性质、气体化学性质、金属结构、吸附条件等等，见表4－3。
1 具有未结合d电子的金属催化剂容易产生化学吸附2 电子云重叠少，吸附弱；电子云重叠多，吸附强。
3 气体的化学性质越活泼，化学吸附越容易。
4 吸附条件也有一定影响。
低温有利于物理吸附，高温有利于化学吸附（但不能太高，否则TPD怎么做？）。
压力增加对物理吸附和化学吸附都有利。
4.2.2 金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系金属催化剂催化活化的过程可以看成是化学吸附的过程，化学吸附的状态与金属催化剂的逸出功及反应物气体的电离势有关。
1 电子逸出功：将电子从金属催化剂中移到外界所需的最小功，或电子脱离金属表面所需的最低能量。
化学反应中催化剂的作用原理
化学反应中催化剂的作用原理化学反应是指物质之间的相互作用，形成新的物质。
化学反应存在许多变量，其中最基本的就是反应物和产物。
化学反应通常需要一定的能量才能运行，反应速度也通常较为缓慢。
在这种情况下，催化剂的作用就变得非常重要了。
本文将探讨化学反应中催化剂的作用原理。
催化剂是指在化学反应中加入的物质，它可以加速反应速率，但是不会被消耗掉。
催化剂可以用于许多化学反应，常见的包括酸碱反应、氧化还原反应、加成反应和裂解反应等等。
催化剂的作用原理可以透过两个角度来分析，即动力学和热力学角度。
从动力学角度来看，催化剂能够加快反应速率，这是因为催化剂降低了反应活化能。
活化能是指分子碰撞所需要克服的能量。
在反应速率较缓慢时，分子之间的碰撞可能不足以提供必要的能量以激发反应，因此需要引入催化剂来加速反应。
某些分子需要在反应中破裂成碎片并重新重组成产物。
催化剂可以降低此类反应的活化能，从而使破损的键更容易重组。
从热力学角度来看，催化剂会改变反应物和产物之间的相互作用力，从而影响反应的结果。
催化剂构成的表面可能与反应物分子形成键合物，或者在反应中形成新的分子，使反应物分子发生变化。
这些作用力使反应物更容易在催化剂表面进行反应，从而加速反应速率。
催化剂可以自然产生，如在生物体中的酶催化反应，也可以是人为添加的，如工业催化剂。
在工业中使用的催化剂一般是金属和金属氧化物。
例如，铂是许多化学反应中常用的催化剂，如燃料电池的氧还原反应和氢气添加反应。
总之，催化剂的作用能够加速化学反应，降低反应活化能，进而提高反应速率。
在生物体内或工业生产过程中，催化剂的应用得到了广泛运用，为各种化学反应的进行提供了有力帮助。
化学反应的催化作用
化学反应的催化作用催化作用是指在化学反应中，催化剂能够改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的现象。
催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。
一、催化剂的特性1.催化剂在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，既可加快也可减慢某些化学反应的速率。
2.催化剂在化学反应前后的质量和化学性质都没有发生变化。
3.催化剂能改变反应的途径，降低反应的活化能，从而加快反应速率。
二、催化作用的基本原理1.催化剂通过提供新的反应路径，降低反应的活化能，使反应更容易进行。
2.催化剂能与反应物形成中间产物，从而加速反应速率。
3.催化剂能吸附反应物或产物，从而改变反应物的浓度，影响反应速率。
三、催化作用的应用1.合成反应：如合成氨、聚合反应等。
2.分解反应：如过氧化氢分解、氯酸钾分解等。
3.置换反应：如硫酸铜与铁反应等。
4.氧化还原反应：如汽车尾气净化、燃料电池等。
四、催化作用的影响因素1.催化剂的种类：不同催化剂对同一反应的催化效果可能不同。
2.催化剂的用量：催化剂用量过多或过少都可能影响催化效果。
3.反应条件：温度、压力、浓度等反应条件的变化会影响催化效果。
五、催化作用的研究方法1.动力学方法：通过研究反应速率与反应条件的关系，探讨催化作用的基本原理。
2.催化剂表征方法：如X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见光谱等。
3.反应机理研究：通过实验和理论计算，研究催化反应的具体途径。
六、催化作用在工业中的应用1.化工生产：如合成氨、炼油、制化学品等。
2.环境保护：如汽车尾气净化、废水处理等。
3.能源转换：如燃料电池、煤的催化转化等。
七、催化作用的未来发展趋势1.绿色催化：开发环境友好型催化剂，实现绿色化学反应。
2.纳米催化：利用纳米技术，研制高性能催化剂。
3.生物催化：研究生物催化剂，应用于生物制药、生物化工等领域。
综上所述，化学反应的催化作用是一种重要的化学现象，具有广泛的应用前景。
催化作用基础 甄开吉
催化作用基础甄开吉催化作用是化学反应中一种常见的现象，它指的是通过添加某种物质（催化剂）来改变反应速率的过程。
催化作用在工业生产、环境保护和生物化学等领域都起着重要作用。
本文将从催化作用的基本原理、分类、应用以及未来的发展等方面，详细讨论催化作用的基础知识。
催化作用的基本原理主要涉及活化能、中间态形成以及催化剂与底物之间的相互作用等概念。
在化学反应中，底物需要消耗一定能量才能进入反应的过渡态，这个能量称为活化能。
催化剂的作用就是通过提供新的反应路径，降低反应物的活化能，从而加速反应的进程。
在催化作用过程中，底物与催化剂之间形成中间态，这个中间态是催化剂与底物之间的弱相互作用，而非成键的化学键。
这种相互作用能够提供一个更有利的反应环境，使得底物分子更容易发生化学反应。
催化作用可以分为均相催化和异相催化两种类型。
均相催化是指催化剂与底物在反应中处于相同的物理相态，常见的均相催化反应有氯化亚铁促进的碘化氢生成反应。
异相催化则是指催化剂与底物处于不同的物理相态，最常见的异相催化反应是固定床催化剂在气相或液相中催化反应。
催化作用在工业生产中有着广泛的应用。
首先是催化剂的选择能够提高反应的速率，从而提高生产效率。
例如，在炼油过程中，加入一种特定催化剂能够加速石油的裂化反应，将较重的石油分子裂解成轻质石油产品，提高汽油和润滑油的产量。
此外，催化剂还可以选择性地促进某些反应，避免副反应的发生。
例如，氨氧化制取硝酸时，加入铑催化剂可以选择性地将氨氧化为氮和水，而不是进行氨的氧化反应，从而提高了硝酸的产率。
催化作用在环境保护中也扮演着重要的角色。
例如，汽车尾气中的氮氧化物（NOx）是一种对环境和人体有害的排放物。
通过在汽车尾气排放系统中引入催化转化器，将NOx转化为较为无害的氮和水，就能够减少对环境的污染。
此外，催化剂还可用于污水处理、废气处理以及有机废物的转化等领域，从而实现环境友好型的生产方式。
未来催化作用的发展方向主要集中在两个方面。
各种催化剂及其催化作用
酸中心的强度
5、固体酸、碱的催化作用
酸位的性质与催化作用关系
大多数的酸催化反应是在B酸位上进行的，并且催 化活性与B酸位的浓度有良好的关联
烃的骨架异构化、二甲苯的异构化，甲苯和乙苯的歧化， 异丙苯的烷基化以及正己烷的裂化等，单独的L酸位没有 催化活性 常用AlCl3,FeCl3等 r－Al2O3
软酸 交界酸, 介于两者之间
软酸硬酸理论
硬碱
给电子原子极化率低，电负性高，难氧化， 不易变形，即对外层电子吸引力强； 难于失去电子对的碱
软碱 交界碱, 介于两者之间
软酸硬酸理论
苯的烷基化可用三氯化铝催化，因为三氯化铝 是硬酸，可与氯代烷中的硬碱cl-配合使其中软 酸烷基成为正离子r+，从而对软碱苯核的反应 性增大。
1、催化剂的分类
固体碱
担载碱：NaOH、KOH载于氧化硅或氧化铝上；碱金属或者碱土金属分散于氧 化硅或氧化铝上；K2CO3、Li2CO3在于氧化硅上等 阴离子交换树脂 焦碳于1173K下热处理，或用NH3、ZnCl2-NH4Cl-CO2活化 金属氧化物：Na2O、K2O、Cs2O、BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、 La2O3、CeO4等 氧化物混合物 金属盐：Na2CO3、K2CO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、（NH4）2CO3、KCN 等 经碱金属或者碱土金属改性的各种沸石分子筛 H2SO4、H3PO4、HCl水溶液、醋酸等 NaOH水溶液、KOH水溶液
P－水的物质的量
6、沸石分子筛催化剂
结构单元
一级结构
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。
第四章分子筛催化剂及其催化作用
第四章分子筛催化剂及其催化作用本章主要内容：分子筛的结构分子筛晶胞化学组成表示方法分子筛的几级结构层次几种常见沸石分子筛的结构分子筛催化剂的催化性能与调变分子筛酸中心的形成与酸催化反应分子筛催化剂的择形催化性质分子筛催化剂的其它类型催化反应(双功能催化反应和氧化反应等)引言一类具有均匀孔隙(道)结构的结晶性材料。
孔道尺寸与分子直径大小相当，能在分子水平上筛分物质，又称为分子筛。
分子筛结构中含有大量的结晶出0分子，加热时可汽化除去，分子筛又称为沸石。
通常自然界存在的常称为沸石，人工合成的常称为分子筛，有时也称为沸石分子筛。
硅铝酸盐分子筛晶胞化学组成表示式分子筛多为结晶硅铝酸盐，其晶胞化学组成式可表示为：M 2/n O <AbO3 *xSiO2 * yH20式中，M-金属阳离子，女口Na+、K+、Ca2^，人工合成时通常为Na+。
分子筛结构中Si和Al的价数不同，造成的电荷不平衡必须由金属阳离子来平衡。
n为金属阳离子的价数，若n=1，M的原子数=Al原子数；n=2时，M原子数为Al原子数的一半。
x为SiO2的分子数，也可称Si02/Al203的摩尔比，俗称硅铝比；硅铝比是分子筛的一个重要指标，硅铝比不同，分子筛的性质也不同。
y为结构中结晶H2O分子数目。
分子筛的晶胞化学组成式也可用下式表示M p/n[(AI02)p (SiO2)q] y H20式中p为铝氧四面体的数目，q为硅氧四面体的数目。
每个铝原子和硅原子平均都有两个氧原子。
常用的沸石分子筛类型已发现天然沸石有40多种，人工合成的沸石分子筛已达200多种。
常用到的沸石分子筛类型有方钠型沸石，如A型分子筛八面型沸石，如X-型、丫型分子筛丝光型沸石高硅型沸石，如ZSM-5等由于分子筛在各种不同反应中，能提供很高的活性和不同寻常的选择性，在炼油和石油化工中，分子筛催化剂占有重要地位。
各种分子筛名称的由来起初分子筛没有系统命名规则。
有用研究者第一次发表提出的一个或者几个字母来命名。
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按两种不同途径进行反应，一种是异构化反应 生成对二乙苯，一种是脱烷基而生成乙苯。 2.热力学行为不同：对第二、三种选择性，影响 选择性的因素是热力学引起的，所以叫热力学 选择性。如乙炔、乙烯加氢单独进行时，乙烯 的加氢速度大；而当乙炔与乙烯混合后再加氢， 结果则相反。原因是乙炔在催化剂活性中心的 吸附在热力学上优于乙烯，使乙烯在此条件下 不能被催化剂活性中心所吸附。 3.催化剂的孔结构 反应物在催化剂孔内的扩散过程成为控制步骤时， 影响选择因子。如有不同反应物，改变催化剂 的孔径和颗粒大小，选择因子会相应地变化。
4.2.3化学反应的电子概念
• 化学反应按照电子转移的情况不同，分为氧化还 原反应和酸碱反应两大类。 • 酸碱反应：反应物的电子并不完全离开原位向对 方转移，而只是孤对电子在电子受体和电子供体 之间的配位方式改变而已。受体负电荷的增加和 供体负电荷的减少是相等的，同时电荷移动相当 小，电子结构物大幅变化。 • 例如：A物质和B物质反应生成AB：A+:B=AB， AB之间只是简单的静电吸引作用，没有电子的 重排，这种电子的很小转移在氧化数上体现不出 来，即A,B氧化数均看作不变。
4.1.2 催化剂的分类
一、按催化过程：
1.均相催化剂 2.多相催化剂
二、按催化反应类型：
1.氧化还原催化剂 2.酸碱催化剂 3.配位催化剂 三、按物质的类型： 1.过渡金属催化剂：具有易转移的电子，很容易发 生电子的传递过程； 2.金属氧化物催化剂中金属可变价，既可还原又可 氧化，对氧有亲和力，不适合作加氢催化剂，硫 化后可作HDS,HDN（加氢脱硫、脱氮）等催化剂。
第四章 催化作用的化学基础
4.1 催化反应和催化剂
4.1.1催化反应的分类
一、按催化反应中的作用情况：
1.生物催化（酶催化）2.非生物催化（化学催化）
二、按催化体系：
1.均相催化反应：催化剂与反应物处于同一相， 没有界面分开。 （1）气相反应：SO2+O2=SO3 催化剂：NOx
（2）液相反应：C12H22O11+H2O=2-C6H12O6 催化剂：H+ （3）固相反应：2KClO3=KCl+3O2 催化剂：MnO2 2.多相催化反应：催化剂与反应物处于不同相，催 化反应在界面进行。 （1）气固相反应： SO2+O2=SO3 催化剂：NOx （2）气液固相反应：硝基苯加氢 催化剂：Pd （3）固液相反应：双氧水分解 催化剂：Au
四、催化剂只能提高反应的速度，而不影 响化学平衡
• 根据热力学第二定律，任何非平衡状态体系能 自发地转化成平衡状态，化学反应也一样。
五、催化剂参与反应的中间过程，并进行 催化循环
4.2 催化剂作用的化学本质
4.2.1催化剂的活化、失活和再生
一、催化剂的活化
催化剂的活化：使催化剂表面的物理和化学性质 发生变化，形成具有催化活性的过程就叫活化。 活化又分为热活化和化学活化。 热活化是在高温下对催化剂进行热处理。如使催化 剂中的硝酸盐、碳酸盐发生分解，生成氧化物而活 化。 化学活化是通过引入活化剂进行化学反应，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ使
3.酸碱催化剂：用于烷基化、烃类裂解、脱水 4.金属络合物催化剂：用于羰基化，烯烃聚合， 甲酰化。
催化剂 物质类型 价键
金属键 过渡金属 金属 金属氧 半导体 化物 酸碱 绝缘体，半 （固液） 导 体 ， 导 电 溶液
催 化 的 反 举例 应 氧化还原 Fe,Ni,Pt
V2O5,CuO, WS2 Al2O3,SO4/ TiO2,HCl
4.2.2 反应分子（底物）的活化
为了研究催化剂的作用本质，我们先探讨没有催化 剂存在也能迅速进行的反应： 1.水溶液中纯离子之间的反应，例如： 银离子和氯离子、氢离子和氢氧根离子的反应 2.形成配合物的反应 3.单纯的电解反应 4.某些与自由基有关的反应，例如通过自由基引发 的反应 2H. + CH3CH2CH3→ CH2=CH-CH3 + 2H2 5.某些高温反应，例如金属的氧化 M +1/2O2 → MO
应过程中和产物包在一起，反应结束后无法从产物 中取走，说明催化剂不是没有明显消耗的物质。 催化剂：自身在化学反应方程式中并不出现，但可 以控制反应的速度、选择性和产物的立体规整性的 物质。
二、催化剂的选择性
衡量催化剂加速某一反应的能力，催化剂的好坏用 选择因子σ来衡量，但反应类型不同，选择因子 的表示式不同。 第一种选择性：同一原料在同一催化剂上有几个反 应方向， σ等于生成物的比，σ越大主产物越多， 选择性越好 。
• • • •
催化剂表面形成具有催化活性的过程。不同体 系的催化剂，活性剂也不同。 金属催化剂：合成甲醇，Cu，还原活化 金属氧化物催化剂：萘--邻苯二甲酸酐，V2O5， Fe3O4，氧化和还原 酸碱催化剂其前驱体一般含有水、OH-，进行脱 水处理后，形成酸碱中心（如Al2O3） 金属络合物催化剂：前驱体一般是过渡金属化 合物，须经过必要的配体交换产生活性中心， 如：[PdCl4]2- +H20 = [PdCl3OH]2- + HCl
行了吗？这就是催化剂作用的化学本质。例如， 当氢分子被 各种氧化剂（铬、铁等）氧化时，铜 （Ⅱ）及其配合物是很好的催化剂，催化反应的机 理是分子氢先被铜（Ⅱ）异裂，铜（Ⅱ）能使中 间体H-稳定，所以反应活化能低，易发生。 通过以上分析，我们得知，催化剂的作用就是“ 活化”反应分子，降低活化能，从而加快反应的 速度。反应分子在催化剂作用下的活化过程，从 本质上说，是通过分子内部的电子交换和重排， 使反应分子的电子结构有所变更，形成活性中间 体。
第二种选择性：两种物质的混合物，同时经由 同一种催化剂，分别生成两种不同产物， σ越大 并不意味着相对选择性就好，一定要控制好反 应时间。 第三种选择性：对于连串反应来说，中间的产物 的收率在某一最终产物收率下有最大值。
三、选择性的解释
不同的化学反应，之所以有上述不同的选择性，原 因如下： 1.机理不同：第一种选择性称为机理选择性。如间 二乙苯在酸性介质中的反应，原料和H+反应可生 成同一过渡态，而后由于不同的机理使该过渡态
离子键， 氧化还原 共价键 离子键， 酸碱 共价键
金属络合 络合物
配合物
两者兼有
TiCl3+ AlR3
4.1.3催化剂在化学反应中的作用
一、广义催化剂的定义
能改变化学反应速度，而本身在反应前后变化 不大的物质。此种表述不完善。 作为反应物，乙烯和氧气反应，使用不同催化 剂时产物不同（PdCl2-CuCl2做催化剂时产物 为乙醛，银催化剂时产物为环氧乙烷）；又如 乙烯聚合，使用不同催化剂所得产物的规整度 不同。也就是说，同一原料用不同催化剂，可 产生不同产物，这说明催化剂能控制对产物的 选择性。并且，乙烯聚合反应中，催化剂在反
V2O5
氧化
砷化物
三、催化剂的再生
• 如果催化剂的失活是不可逆的，再生相当困难。 如果催化剂的失活是可逆的，再生是可能的。例 如：因碳沉积而失活的催化剂，工业上常常用少 量氧将碳焚烧使催化剂再生。又如因结焦而失活 的催化剂可通过焦炭汽化再生。烧结失活是不可 逆的，所以在再生过程当中必须注意避免高温。 • 失活催化剂的再生是需要继续做很多工作的领域。
氧化还原反应：指有一个或者几个电子由一种物种 转移至另一物种的反应，在此过程中，物种的电子 结构发生较大程度的变化。 A氧化型+B还原型→A还原型+B氧化型，同时往往又分两 个阶段： A氧化型+e →A还原型 B还原型+e → B氧化型 电子从A物种转移到B物种上，若把上述两个反应 组成原电池，就能观察到电流通过。并且AB的氧 化数发生变化例如：2H2O+2Na=2NaOH+H2,电子 从钠流向了氢，氢的氧化数从+1降到0. 值得注意的是，上两种述反应的划分并不绝对，许 多反应由于电子的转移程度不同，可能介于两者之 间。
三、反应机理中反应物被活化的起因：
1.酸碱催化反应：反应物分子与催化剂之间发生电 子对的转移而使反应物分子中化学键进行非均裂，
从而形成了活性物种。如：异构化、环化、水 合、脱水、烷基化。 • 例：1-丁烯----2-丁烯 催化剂：H+ • 苯的烷基化 催化剂：AlCl3 • 1-丙烯----2-丙醇 2.氧化还原催化反应：反应物分子与催化剂之 间发生单电子的转移而使反应物分子中化学 键进行均裂，从而形成了活性物种。如加氢 反应、氧化还原 例：H2+CH2=CH2 CH3-CH3 催化剂：Ni
分散度下降：由于热效应或者化学效应使活性组分 逐渐迁移、聚集导致活性组分比表面积减少、分散 度下降，聚集到最后，逐渐烧结。 • 积碳：C沉积在活性中心表面、孔内，最后造成 孔堵塞。 • 机械强度下降：受气流冲击、热冲击、使催化剂 破碎、粉化。 （二）催化剂的化学组成变化 • 流失、挥发：在一定的温度压力以及氧化还原气 氛中，活性组分离开了催化剂本体。 • 催化剂的中毒：指外来微量物质与催化剂的活性 组分发生相互作用，而使之活性、选择性下降的 现象。外来的微量物质叫做催化剂的毒物。
3.配合（位）催化反应：反应物分子与催化剂 之间形成配位键而使反应物分子活化。
• 如：乙烯聚合，乙烯与金属络合物催化剂形 成σ-π键，相当于乙烯分子中成键轨道的电子 部分转移到反键轨道，从而削弱了分子的双 键，使π键得到活化 注：有些催化剂上，上述反应可同时存在， 如：双功能Pt/Al2O3，异构化、加氢反应。
二、催化剂的失活
• 催化剂失活：催化剂在使用过程中，其结构和组 成等逐渐遭到破坏，导致催化剂活性和选择性下 降的现象。 • 失活：化学组成变化：活性组分的挥发、流失、 中毒；催化剂结构的变化：催化剂分散度下降， 活性组分烧结、积碳、孔堵塞、机械强度下降。 污损：催化剂上有大量沉积物把活性部位覆盖。 • （一）催化剂的结构变化 • 烧结：一般是指催化剂在高温（有时还有特殊的 气氛）情况下经过一段时间后载体的微观结构发 生变化，如孔结构坍塌，表面积急剧减小或负载 的活性组分在高温条件下发生晶粒长大的现象。