催化剂基础详解
催化剂知识点总结
催化剂知识点总结一、催化剂的定义催化剂的定义是指一种物质，在化学反应中能够降低反应的活化能，从而加速反应速率，同时在反应结束后能够保持不变。
催化剂通过提供一个特定的反应路径，使得反应能够以更低的能量代价进行，从而加速反应速率。
催化剂在反应结束后与反应物质和生成物质之间不存在化学变化，因此可以在反应结束后继续参与其他化学反应。
二、催化剂的分类根据催化剂的性质和作用机制，通常可以将催化剂分为以下几类：1. 催化剂的形态分类根据催化剂的形态，可以将催化剂分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。
固体催化剂是最常见的一种，其具有良好的稳定性和高效的重复使用率，在工业生产中得到广泛的应用。
液体催化剂一般应用在有机合成等领域，而气体催化剂则常用于气相反应。
2. 催化剂的化学成分分类根据催化剂的化学成分，可以将催化剂分为金属催化剂、非金属催化剂和生物催化剂。
金属催化剂是应用最为广泛的一类，其具有良好的活性和选择性，特别是在有机合成反应中得到了广泛应用。
非金属催化剂则包括了氧化物、硫化物、氮化物等多种化合物，这些化合物具有比金属催化剂更多的表面活性位点和更丰富的表面化学特性，因此在某些催化反应中具有更好的催化性能。
生物催化剂包括了酶、酶模拟剂等，在生物技术领域得到了广泛应用。
3. 催化剂的作用机制分类根据催化剂的作用机制，可以将催化剂分为酸催化剂、碱催化剂、氧化催化剂、还原催化剂等各种类型。
酸催化剂和碱催化剂是最常见的两类催化剂，它们通过提供H+或OH-离子来促进反应进行。
氧化催化剂和还原催化剂则包括了金属氧化物、过渡金属催化剂等，它们通过氧化还原反应来催化反应进行。
三、催化剂的作用机制催化剂加速反应速率的作用机制一般包括以下几种：1. 提供活化能的降低催化剂可以通过提供一个特定的反应路径，使得反应能够以更低的能量代价进行，从而降低反应的活化能。
这种降低活化能的机制是催化剂加速反应速率的主要原因。
2. 提供反应位点催化剂通常具有一些特定的表面活性位点，它们可以吸附反应物质，并且使得反应物质之间更容易发生反应。
有机化学基础知识点整理有机催化剂的种类与应用
有机化学基础知识点整理有机催化剂的种类与应用有机化学基础知识点整理有机催化剂的种类与应用有机催化剂是在有机化学反应中起到催化作用的一类化合物。
它们能够提高反应速率，降低反应活化能，且在反应结束时可通过简单分离和回收的方式得到。
有机催化剂的种类繁多，根据其化学结构和催化机理的不同，可以分为多种类型，如酸催化剂、碱催化剂、金属有机催化剂等。
本文将对有机催化剂的种类及其应用进行整理。
1. 酸催化剂酸催化剂是指带有正电荷或能够释放出H+离子的化合物，如强酸、弱酸、质子酸等。
酸催化剂常用于烯烃的加成、脱水、酯化、酯醇化和酮醇化等反应中。
其中，质子酸催化剂如硫酸、磷酸等在烯烃加成反应中起到重要作用，通过产生碳正离子中间体，促进加成反应的进行。
2. 碱催化剂碱催化剂是指带有负电荷或能够释放出OH-离子的化合物，包括强碱和弱碱。
碱催化剂常用于酯的水解、酯的缩合以及Michael加成等反应中。
例如，氢氧化钠（NaOH）常用于酯的水解反应中，通过提供OH-离子促使水解反应进行。
3. 类金属有机催化剂类金属有机催化剂是指由过渡金属与有机配体形成的化合物。
这类催化剂具有活泼的金属中心和配体的协同作用，能够促进氧化、还原、羰基化、氢化和羟基化等反应。
常见的类金属有机催化剂包括钯催化剂、铜催化剂和铁催化剂。
例如，钯催化剂通常用于碳-碳键形成的反应中，如Suzuki偶联反应和Heck偶联反应。
4. 其他有机催化剂除了上述几类常见的有机催化剂外，还存在着许多其他类型的催化剂。
例如，Lewis酸催化剂能够通过与反应物中的电子云形成配位键而参与化学反应。
还有氧化剂催化剂、还原剂催化剂和硅胺催化剂等。
有机催化剂的应用广泛，涵盖了有机合成中各个领域。
例如，酸催化剂常用于脱水反应、酯化反应和酮醇化反应等有机合成中。
碱催化剂常用于醇酸酯化反应、酯的水解反应和Michael加成等反应中。
类金属有机催化剂在碳-碳键形成的反应中扮演着重要角色，如钯催化的偶联反应和铜催化的氧化反应。
催化剂基础知识
工艺基础知识1．什么是催化剂？催化作用的特征是什么？答：在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。
加快反应速度的称正催化剂；减慢的称负催化剂。
通常所说的催化剂是指正催化剂。
催化作用改变了化学反应的途径。
在反应终了，相对于始态，催化剂虽然不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态，中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。
催化作用不能改变化学平衡状态，但却能缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正逆反应的速度。
催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速热力学上不可能发生的反应。
催化作用的选择性。
催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物，但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。
例如一氧化碳和氢气分别使用铜和镍两种催化剂，在相应的条件下分别生成甲醇和甲烷+水。
一种新的催化过程，新的催化剂的出现，往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况，有力推动工业生产过程的发展，创造出大量财富，在现代的无机化工、有机化工、石油化工和新兴的海洋石油化工工业中这样的例子不胜枚举。
在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用，提高化学加工过程的效率，合成具有特定性能的产品，有效地利用能源，减少和治理环境污染以及在生命科学方面，催化作用具有越来越重大的作用。
2．什么是活化能？答：催化过程之所以能加快反应速度，一般来说，是由于催化剂降低了活化能。
为什么催化剂能降低活化能呢？关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附，形成了吸附化学键，组成表面络合物，它与原反应物分子相比，由于吸附键的强烈影响，某个键或某几个键被减弱，而使反应活化能降低很多。
催化反映中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量。
从一般意义上来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。
这个能量一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。
在一定温度下，活化能愈大，反应愈慢，活化能愈小，反应愈快。
催化剂基础及应用
催化剂基础及应用催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。
它可以在反应过程中提供一个新的反应路径，从而降低活化能，使反应更容易进行。
催化剂本身在反应中并不消耗，因此可以反复使用。
由于催化剂的重要性，它在各个领域都有广泛的应用。
催化剂的基础知识包括以下几个方面：1. 催化剂的种类：催化剂可以分为两类，即均相催化剂和异相催化剂。
均相催化剂与反应物处于相同的物理状态，如气体或液体。
而异相催化剂与反应物处于不同的物理状态，如固体催化剂与气体或液体反应。
常见的均相催化剂有氧化剂、还原剂和酸碱催化剂；常见的异相催化剂有金属催化剂和固体酸碱催化剂。
2. 催化剂的作用机制：催化剂通过提供新的反应路径，降低活化能，使反应更容易进行。
它可以提供活化位点，吸附反应物，促使反应物之间的键断裂和新键形成。
催化剂还可以改变反应物的电子结构，增强反应的选择性。
3. 催化剂的选择：选择合适的催化剂对于提高反应效率和选择性非常重要。
催化剂的选择要考虑反应类型、反应条件、催化剂的活性和稳定性等因素。
此外，还需要考虑催化剂的成本、毒性和环境友好性。
催化剂在许多领域都有广泛的应用，包括化学工业、能源生产和环境保护等。
在化学工业中，催化剂被广泛应用于合成反应中。
例如，合成氨的哈伯-博士过程就是通过使用铁催化剂将氮气和氢气转化为氨。
此外，催化剂还常用于合成有机化合物，如合成醇、酮和酯等。
在能源生产中，催化剂的应用也非常重要。
例如，汽车尾气中的有害气体（如一氧化碳、氮氧化物等）可以通过催化剂转化为无害的氮气、二氧化碳和水。
此外，催化剂还可以用于石油加工、天然气转化和燃料电池等领域。
在环境保护中，催化剂的应用可以减少有害物质的排放。
例如，催化剂可用于净化废水中的有机物和重金属离子。
此外，催化剂还可以用于大气污染物的净化，如将二氧化硫转化为硫酸等。
催化剂的应用还延伸到生物领域。
生物催化剂，即酶，是生物体内的催化剂，能够加速生物反应，如酶解、氧化和还原等。
催化基础知识普及
催化基础知识普及氧物种为了认识催化氧化反应的规律性，了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用，无疑是我们关注的问题之一。
（1）氧吸附态氧在催化剂表面上的吸附极其复杂，有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附，且氧原子可以进入金属晶格内部，生成表面氧化物。
一般在氧化物上主要存在的氧物种有：分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。
相互转化关系：分子氧O2<——>分子吸附氧O2-<——>原子吸附氧O-<——>表面晶格氧O2-更为具体：O2(g) <——>O2(s) <——>O2-(s) <——>O22-(s) <——>2O-(s) <——>2 O2-(s)活性O-(s) >O22-(s)> O2-(s)（2）氧物种表征现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有：电中性的氧分子物种（O2）ad和代负电荷的氧离子物种（O2-<（2为下标>分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-<（2为上标>晶格氧<包括表面晶格氧和体相晶格氧>），这些氧物种可以采用电导、功函、ESR以及化学方法给与测定。
以分子氧形式进行化学吸附时，氧物种的电导不变，而以离子氧形式进行化学吸附时，常常伴以很明显的电导变化，并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷，使功函随之增加，所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。
对于离子氧O-和O2-（2为下标，分子吸附氧），可以借助两者在ESR谱上的不同信号而加以区别。
更为准确的方法是：核自旋I=5/2的同位素17O，其在吸附时，ESR谱有精细结构。
如吸附态为O-物种，其精细结构由6条线组成（我在测CeO2表面氧时，发现奇怪现象：550度焙烧后的氧可以观测到典型的O-、O2-谱线；但是650度焙烧的氧出现6条谱线，我只是常规的ESR，没有采用同位素，为何也出现6条谱线，晕！！！），而吸附态为O2-物种时，由于未成对电子和两个17O核作用，精细结构为11条谱线。
《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。
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
第一章 催化剂基础知识
复杂命名法：
类别代号+(被引进号)+特性代号+序列代号 +形代号(Q、H、Y)+还原(-H)+基本名称 如：B(T)203Q-H型低温变换催化剂
1.4 催化剂的化学组成和结构
以多相固体催化剂为例 ，其一般由如下几部分组成
多相固体催化剂
主催化剂 共催化剂 助催化剂 载体
天然矿物 合成产物
1.3.2 催化剂的分类
氧化催化剂 按催化单元反应： 加/脱氢催化剂
聚合催化剂
石油炼制催化剂 无机化工（化肥工业）催化剂 按工业类型： 有机化工（石油化工）催化剂 环境保护催化剂 其他催化剂
中国工业 催化剂分类
*酸性催化剂种类
1．液体酸 均相反应：H2SO4、HF、HNO3、H3PO4、H3BO3… 用于：酯化反应，烷基化反应
按反应体系物相均一性：
多相催化剂(多为固体) 均相 酶催化剂
酸-碱性催化剂 按作用机理： 氧化-还原型催化剂
配合型催化剂 双功能催化剂
1.3.2 催化剂的分类
按元素及化合态：
金属催化剂：Fe、Co、Ni、Pt等 氧化物或硫化物催化剂： 酸、碱、盐催化剂 金属有机化合物
按来源：
非生物催化剂 生物催化剂
1催化剂制备与表征催化剂制备与表征催化剂基础知识催化剂基础知识催化剂的开发催化剂的开发催化剂制备方法催化剂制备方法催化剂表征技术催化剂表征技术一催化剂基础知识一催化剂基础知识工业催化剂的发展简史工业催化剂的发展简史催化剂在经济上的地位和作用催化剂在经济上的地位和作用催化剂的定义分类和命名催化剂的定义分类和命名催化剂的相关术语催化剂的相关术语催化剂的化学组成和物理结构催化剂的化学组成和物理结构催化剂的宏观物理性质催化剂的宏观物理性质11工业催化剂的发展简史工业催化剂的发展简史萌芽时期萌芽时期20世纪以前世纪以前奠基时期奠基时期20世纪初世纪初大发展时期大发展时期20
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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。
石 油：提高原油利用率 天然气：合成液体燃料(合成油、甲醇、
二甲醚) 煤 ：间接液化制液体燃料 生物质：燃料
对催化作用的诠释 :
（1） 只加速热力学可行的反应（G0 0）。 （2） 不影响平衡常数（G0 = RT lnKa） 。 （3） k正与k逆有相同倍数变化（k正/k逆不变）。 （4） 改变反应途径，降低反应活化能。
的介质扩散。
催化反应过程的主要步骤
物理过程
外扩散
内扩散
化学过程
反应物的吸附
表面反应
产物的脱附
催化反应的控制步骤
反应控制步骤：催化反应过程中阻力最 大或反应速度最慢的步骤。
扩散控制 化学反应(动力学)控制
空速越高活性越好。
空速
空速(Space velocity)：单位时间内，单位质量 或体积催化剂所能处理的反应物量。
空速越大，表明催化剂的处理能力越强。 空速的倒数为接触时间
催化剂的选择性
选择性＝转化成目的产物的原料量/总转化 掉的原料量×100％
选择性＝目的产物的产率/原料的转化率×100％ 产率：指消耗于生成目的产物的反应物量与反应
活化能
催化剂的作用
➢ 85%以上的化工产品是借助催化剂生产 的
无机化工：合成氨、硝酸、硫酸 有机化工：甲醇、醋酸、丙酮 高分子化工：三大合成材料 (合成树脂、合成橡胶、合成纤维) 石油炼制与化工：汽油、柴油（裂化、重整）
➢ 环境保护
挥发性有机组分(VOCs)：催化燃烧 常温下，沸点50℃—260℃的各种有机化合物。最常见的
一种催化剂只对特定的化学反应起催化作用 如SiO2-Al2O3催化剂对酸碱反应具有催化作用，
但对合成氨反应却无效 利用不同的催化剂，可以使反应有选择性地朝
某一个需要的方向进行，生产所需的产品。
催化剂活性评价的几个重要参数
(1) 转化率或活性 转化率 = (反应物已转化的质量) / (反应物起始质量)
131
Pt
—
—
144
80
— I2 蒸汽
对催化作用的诠释 :
(5) 存在催化循环 (6) 催化剂用量少且不消耗。
（7）不影响化学计量方程式。
（8） 反应速度(mol/s)与催化剂用量成正比。
（9） 反应后催化剂有微小变化。
对催化作用的诠释 :
（10） 加速反应但不参与反应者不是催化剂。
（11） 引发剂不是催化剂。 （12） 催化剂是物体形式的物质。
催化剂活性评价的几个重要参数 (续) :
(5) 反应速率 反应速率 = 单位质量 (体积或比表面积) 的催化剂上在单
位时间内某反应物的摩尔改变量 (6) 寿命
从开始使用到活性下降至一定值所经历的时间。 (催化剂中毒，比表面积降低，催化剂变质，碳沉积， 流失，破碎等等)
催化剂构成与作用
活性组分或主催化剂 催化活性 包括：
有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、 三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等。 工 业 排 放 NOx：催化还原→N2 机 动 车 尾 气：
三效催化剂(CO、NOx、CHx) CO2、N2、H2O+CO2 化工过程的绿色化： 催化剂的应用
无毒催化剂代替有毒催化剂
➢ 能源开发、利用
用于高温反应和强放热反应。如乙烯氧化制环 氧乙烷银催化剂中的α-Al2O3。 高比表面积载体 因具有酸性或碱性，会影响催化剂的性能。如 SiO2、Al2O3、活性炭、分子筛等。
常用的载体
低比表面积载体
载体
刚玉 碳化硅 硅藻土 石棉 耐火砖
比表面积 （m2/g） 0～1
<1 2～30 1～16
催化反应的分类
按反应类型
加氢 脱氢 氧化 聚合 裂解等 优点：便于比较同类型反应的特点 Ni催化剂：烯烃/苯 加氢 V2O5（五氧化二钒）催化剂：
苯/邻二甲苯 氧化
催化反应的分类
按反应机理
酸碱型反应：催化剂与反应物通过电子对的接 受而配位，或发生强烈极化，形成离子型活性 中间体物种进行的催化反应。
A+C→AC AC+B→AB+C
催化剂的定义
在化学反应里能改变（加快或减慢）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（反应过程中 会改变）都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。
其物理性质可能会发生改变，例如MnO2在催化氯酸钾生 成氯化钾和氧气的反应前后由块状变为粉末状。
(3) K（电子助催剂）: 增加Fe表面电子密度
催化剂
Al2O3 (载体和催化剂）
SiO2-Al2O3 (催化裂化催化剂和基体) 沸石 （裂化催化剂） Pt/Al2O3 （催化重整） MoO3/Al2O3 (加氢处理) Ni/陶质载体 （水汽转换） Cu-ZnO-Al2O3 (低温变换)
助催剂
SiO2, ZrO2, P K2O HCl MgO Pt
100% (2) 选择性
反选应择物性转化= 的(转总化质为量目) 的 1产00物%所消耗的某反应物质量) / (某 (3) 得率或产率
得率 = (生成的目的产物质量) / (某反应物的起始质量) 100%
得率 = 转化率 选择性 100% (4) 空速和接触时间
空速 = (反应混合物流量) / (催化剂体积或质量) 接触时间 = 1 / 空速
颗
粒
晶态
物相
非晶态
组分分布
催化反应和催化剂的分类
催化反应的分类
按反应系统物相的均一性 均相：催化剂与反应物形成均一相 非均相(多相)：催化剂与反应物处于不同相 酶：酶本身是液体均匀分散在水溶液中（均
相），但反应却从反应物在其表面上的积聚开 始（多相），因此同时具有均相和多相的性质。
催化作用与 催化剂简介
催化基本概念
对催化作用的定义 :
（1） 催化是靠用量较少且本身不消耗的一种叫催化剂 的外加物质来增大化学反应速度的现象。 （2） 催化剂提供了把反应物和产物连接起来的一系列 基元步骤。 （3） 没有催化剂时，是不发生这些过程的。 （4） 催化剂的存在使反应按新的途径进行从而增大反 应速度。 （5） 催化剂参与反应，经过一个化学循环后再生出来。
选择载体原则 比表面积 适宜的比表面积和孔隙结构
过大比表面积载体：活性组分非常活泼，反应产物易进一步转化。 过小比表面积载体：活性组分易聚集而导致失活或活性低。
机械强度：耐反应气流冲击
热稳定性:热膨胀系数较低
无毒和不引起副反应
常用的载体
低比表面积载体 对催化剂的活性影响很小，但热稳定性高，常
金属 金属氧化物 复合氧化物 金属硫（碳、氮、卤）化物
大部分活性组分为：过渡金属及其化合物
催化剂构成与作用
助催化剂
改善催化活性或催化剂稳定性
帮助活性组分： (结构或电子方面)
帮助载体：(结构或电子方面)
例如：合成NH3催化剂： （1）Fe3O4：活性组分 （2）Al2O3 （结构助催剂）: 促进Fe (111) 晶面形成
活性：指催化剂对反应加速的程度 选择性：指所消耗的原料中转化成目
的产物的分率 稳定性：指催化剂在使用条件下具有
稳定活性的时间
催化剂活性的表示方法
转化率 CA=反应物A转化掉的量/流经催化剂床层反
应物A的总量×100% 可用完成一定转化率所需的反应温度的高低
来比较：反应温度越低，活性越高。 还可用完成一定转化率所需的空速来比较：
稀土离子 Pd Re
Ni, Co P, B K
ZnO
功能
改进热稳定性 毒化结焦部位 增加酸性 阻滞活性组分烧结 增加CO氧化
增加酸性和热稳定性 增加加氢 减少氢解和烧结
增加C－S和C－ N的氢解 增加MoO3分散度 加快炭的移除
减少Cu的烧结
催化剂构成与作用
载体 （: 分散活性组分，使其 保持大的表面积