金属催化剂及其催化剂作用机理
金属催化剂的制备及催化反应机理研究
金属催化剂的制备及催化反应机理研究催化反应是化学的重要分支之一，它能够加速化学反应，减少能量消耗和副反应的产生。
金属催化剂作为催化反应的重要组成部分，已经成为化学领域研究的热点之一，尤其在有机化学、环境保护、新能源等领域发挥了重要作用。
本文将介绍金属催化剂的制备及催化反应机理研究的相关内容，包括金属催化剂的种类、制备方法、催化反应机理及其影响因素等。
一、金属催化剂的种类金属催化剂广泛应用于各种化学反应中，主要分为以下几类：贵金属催化剂、过渡金属催化剂、碱金属催化剂、碱土金属催化剂和离子液体催化剂等。
1. 贵金属催化剂：如铂、钯、铑等，这些金属催化剂具有很高的催化活性和稳定性，但成本较高。
2. 过渡金属催化剂：如铁、镍、钛等，这些金属催化剂具有较高的催化活性，且价格相对便宜。
3. 碱金属催化剂：如钠、钾、锂等，这些金属催化剂主要作用于环氧化反应、酸碱催化等反应中。
4. 碱土金属催化剂：如钙、锶、钡等，这些金属催化剂主要用于酸碱催化、低温氧化等反应中。
5. 离子液体催化剂：离子液体是由离子相组成的液体，一些具有特殊结构的离子液体可以作为催化剂使用。
二、金属催化剂的制备方法金属催化剂的制备方法多种多样，以下列举几种常见方法：1. 沉淀法：将金属盐的水溶液与还原剂混合，可以制得金属沉淀，再通过高温焙烧或还原，得到金属催化剂。
2. 共沉淀法：将两种金属盐的水溶液混合，通过沉淀生成新的复合金属催化剂。
3. 水热法：通过加热水溶液，控制压力和反应时间，可制备出各种纳米金属催化剂。
4. 溶胶-凝胶法：利用溶解性氧化物生成凝胶，再通过退火或焙烧得到纯净的金属催化剂。
三、金属催化剂的催化反应机理金属催化剂的催化反应机理是指金属催化剂参与化学反应的完整过程。
对于不同的金属催化剂，其催化反应机理是不同的。
一般来说，金属催化剂作用于反应物的分子，从而产生化学键的断裂和生成。
催化反应机理的研究可通过反应热力学、反应动力学、中间体的分离和结构分析等方法来进行。
各类催化剂及其作用机理
各类催化剂及其作用机理催化剂是在化学反应中增加反应速率的物质，而不会参与到反应物中。
催化剂通过降低反应的活化能，从而加速反应速率。
催化剂可以分为不同的类别，下面将介绍一些常见的催化剂及其作用机理。
1.酶催化剂：酶是一种生物催化剂，可以加速生物体内的化学反应。
酶可以提供适当的环境条件，例如调节pH值或者提供特定的化学官能团，从而使反应可以在体温下进行。
此外，酶还可以通过空间结构的安排来使反应物分子相互靠近，从而增加反应速率。
2.金属催化剂：金属催化剂是一种常见的催化剂类型。
金属催化剂可以通过多种机理来促进化学反应。
例如，金属催化剂可以提供吸附位点，吸附反应物分子，从而降低反应物分子之间的反应活化能。
此外，金属催化剂还可以通过电子传递来改变反应物的电子结构，从而影响反应速率。
3.氧化剂与还原剂：氧化剂与还原剂是一对常用的催化剂。
氧化剂接受电子，而还原剂提供电子。
这种电子传递可以促进化学反应的进行。
例如，氧化剂可以从反应物中接受电子，使其变为更高氧化态，而还原剂则提供电子，使其从氧化态还原回来。
通过这种电子传递，可以加速反应速率。
4.酸催化剂与碱催化剂：酸催化剂和碱催化剂是一种广泛应用于有机合成中的催化剂。
酸催化剂可以提供H+，从而使反应物离子化或产生活泼的电子，从而加速反应进行。
碱催化剂则可以提供OH-，并参与反应物的亲核取代反应。
这些催化剂可以通过质子转移或者亲核取代等机制来加速反应速率。
5.纳米催化剂：纳米催化剂是指粒径在纳米尺寸范围内的催化剂。
与传统的催化剂相比，纳米催化剂具有更高的活性和选择性。
纳米催化剂的高活性主要是由于其较高的比表面积和较高的晶格缺陷密度。
这些特征使纳米催化剂在催化反应中具有优秀的活性和稳定性。
总结起来，催化剂是一种可以加速化学反应速率的物质。
不同类别的催化剂具有不同的催化机理，包括提供合适的环境条件、提供吸附位点、改变反应物电子结构、接受或提供电子等。
了解不同类别的催化剂及其作用机理对于理解催化反应的基本原理非常重要，并对催化反应的设计和优化具有重要的指导意义。
金属催化剂及其催化作用
金属催化剂及其催化作用引言催化是一种重要的化学过程，它可以通过降低能量势垒的方式加速化学反应的速率。
金属催化剂作为一类常用的催化剂，广泛应用于有机合成、能源转化等领域。
本文将介绍金属催化剂的定义、分类以及其在化学反应中的催化作用。
金属催化剂的定义与分类金属催化剂是指能够在化学反应中加速反应速率，且在反应结束时保持不变的金属物质。
金属催化剂能够通过提供活性位点、调控反应的能垒、吸附反应物等方式实现催化作用。
根据催化剂的组成，金属催化剂可以分为两类：一类是纯金属催化剂，即单一金属元素或金属合金；另一类是负载型金属催化剂，即将金属颗粒负载于支撑物上。
负载型金属催化剂具有较大的比表面积和较高的催化活性，常用的负载物包括二氧化硅、氧化铝等。
金属催化剂还可以根据金属的化学性质进行分类。
常见的金属催化剂包括贵金属催化剂（如铂、钯、铑等）、过渡金属催化剂（如铁、铜、镍等）以及稀土金属催化剂（如钕、镧等）。
不同类型的金属催化剂具有不同的催化特性，适用于不同类型的化学反应。
金属催化剂的催化作用金属催化剂在化学反应中主要通过以下几个方面发挥作用：1.提供活性位点：金属催化剂上的金属离子或金属表面可以提供活性位点，吸附并激活反应物。
活性位点能够有效降低化学反应的活化能，加速反应速率。
2.调控反应的能垒：金属催化剂可以通过调整反应物与催化剂间的作用力，改变反应的活化能。
例如，在氢气化反应中，贵金属催化剂能够吸附氢气并削弱键合，从而降低氢与反应物之间的能垒，促进反应进行。
3.提供电子转移：金属催化剂可以通过提供或接收电子的方式参与反应。
贵金属催化剂常常参与电子转移反应，如氧化还原反应，通过调控电子转移过程来加速反应速率。
4.分子催化：金属催化剂中的金属离子或金属表面可以与反应物发生直接的化学反应，形成中间体，进而促进反应进行。
这种分子催化机制在有机合成中具有重要的应用价值。
金属催化剂的应用金属催化剂在化学合成、能源转化等领域具有广泛的应用。
改.第4章 金属催化剂及其催化作用
多位理论的几何适应性
由计算可以看出： 乙烯在Ni-Ni间距离为0.35l nm晶面上吸附形成的 键造成分子内的张力较大，是一种弱吸附。 在Ni-Ni间距离为0.2489 nm时乙烯吸附较容易，是 一种强吸附。
实验发现，仅有(110)晶面的Ni，比混合晶 面[(110)，(100)，(111)各占1/3的Ni的活性 大5倍。(110)晶面上Ni原子间距0.351nm的 数目是最多的。
C=0.154 nm
多位理论的几何适应性
反过来以＝109o28’倒算出的a＝0.273nm， 也就是说在a＝0.273nm的晶格上吸附时， 分子内完全没有张力。 于是预测a在0.24nm-0.28nm之间的Re， Ni，Co，Cu，Pt，V，Pd，Mo，W等均可 吸附乙烯，实验证实了这个预言。 几何对应理论从某一方面反映了吸附的 本质。
第4章 金属催化剂及其催化作用
金属
金属催化剂的类型
金属催化剂是一类重要的工业催化剂,主要类型有： 块状金属催化剂：如电解银、熔铁、铂网等催化 剂； 负载型金属催化剂：如Ni/Al2O3，Pd/C等催化剂； 合金催化剂：指活性组分是二种或两种以上金属 原子组成，如Ni-Cu合金加氢催化剂、LaNi5加氢 催化剂； 金属簇状物催化剂：如Fe3(CO)12催化剂等。
一个金属原子缺位，原来的金属原 子跑到金属表面上去了。
弗兰克尔点缺陷
由一个金属原子缺位，和一个间隙原子组 成。
点缺陷引起晶格的畸变
内部缺陷的存在引起晶格的畸变（1）空 位；（2）间隙质点；（3）杂质。
见教材p101 图4-20
4.5 负载型金属催化剂及其催化作用
第三章-I 金属催化剂及其催化作用
两个 轨道 ns,npx 可以 成键
未杂化
原子间距离不同时，两相邻原子的波函数的形状波函数示意图 a) 发生杂化时，成键能带下降，反键能带上升，两个能带间的间隙 为I。金刚石中C原子的2s和2p轨道就属于这种情况，这时原子之间形成 定域键。
2、能带结构
N个 3S 3P 和 3S
结构
满带
空带 导带 价带
价电子分布 第一长周期K～V 成键电子以1为阶地增加，形 成共价键 Cr 6个外层电子 5.78 个电子进入dsp 杂化 0.22 个电子进入原子d轨道 ③ 金属d 轨道：杂化轨道提供的轨道数(6.56)与 实际电子数 (5.78) 之间的差值 (0.78).
第一过渡周期金属的电子结构
金 属
铬 锰 铁 钴 镍
3s 能带 3s能级
能带宽窄的 影响因素？
d0 d0 — Na晶体中原子间距离
原子间的平均距离
能带宽窄与原子轨道重叠多少有关，相邻原子轨道重迭 少的内层原子轨道形成的能带较窄；轨道重叠多的外层原子 轨道形成的能带较宽。
一维晶体中原子互相接近时能级位置的变化和能带的形成
波函数Ψ1，Ψ2可以杂化
杂化
波函数Ψ1，Ψ2不可以杂化
第二节 金属催化剂的化学吸附
一、气体在不同金属上化学吸附热变化
三、价键理论 — 金属键的d%
1、电子配对理论
在阐述共价键的本质时，根据 Pauling 原理，一对自旋反 平行的电子相互接近时，彼此呈互相吸引的作用，使体系能量 降低，形成化学键。 分子中每一个共价键，代表一对成键原子轨道和两个自旋 反平行电子。
2、金属价键理论
金属中相邻原子之间本质上是共价键，由于金属中的原子 是紧密堆积的，除立方体心晶格外，每个金属原子有12个紧邻 的原子，这意味着在所有相邻的金属原子之间不可能有固定的 普通共价键，因为没有足够的原子轨道，也没有足够的电子。
金属催化剂及其催化作用
发展高效、绿色的金属催化剂制备技术
总结词
发展高效、绿色的金属催化剂制备技术 ，是实现可持续发展的重要途径。
VS
详细描述
传统的金属催化剂制备方法往往需要高温 、高压等苛刻条件，且产率较低。因此， 发展高效、绿色的金属催化剂制备技术成 为当前研究的重点。通过探索新的合成方 法和优化现有工艺，可以降低能耗和减少 废弃物排放，同时提高金属催化剂的产率 和性能，为绿色化学的发展做出贡献。
金属催化剂如铂、钯和铑等在燃料电池中发挥关键作用，能 够加速燃料和氧化剂之间的反应，提高燃料电池的效率和性 能。
太阳能光解水制氢
金属催化剂如钛、锆和镍等可用于太阳能光解水制氢过程中 ，能够加速水分子分解成氢气和氧气，为可再生能源的生产 提供支持。
05
金属催化剂的发展趋势与挑 战
新材料与新技术的研发
选择性评价
测定反应产物中目标产物的比例，评价金属 催化剂的选择性。
稳定性评价
考察金属催化剂在多次使用或长时间使用过 程中的性能变化。
经济性评价
综合考虑金属催化剂的制备成本、使用成本 等因素，评估其经济价值。
04
金属催化剂在工业生产中的 应用
石油化工领域
石油裂化
烯烃聚合
金属催化剂如镍、铂和钯等广泛应用 于石油裂化过程中，能够将重质油裂 解成轻质油，提高石油的利用效率。
金属催化剂如钛、锆和镍等在烯烃聚 合过程中起关键作用，能够控制聚合 物的分子结构和性能，广泛应用于塑 料、纤维和橡胶等生产。
合成氨
金属催化剂如铁、钴和镍等在合成氨 工业中发挥重要作用，能够加速氮和 氢反应生成氨的过程，提高合成氨的 产量。
环保领域
汽车尾气处理
金属催化剂如铂和钯等用于处理 汽车尾气中的有害物质，能够加 速有害物质的氧化还原反应，降
催化剂在化学反应中的作用
催化剂在化学反应中的作用催化剂是一种能够在化学反应中加速反应速率的物质，其作用是通过提供反应路径上的新路线降低反应的活化能，从而使反应更快地进行。
催化剂广泛应用于各种化学反应中，例如用于加氢、氧化、聚合、分解和脱氢等反应。
本文将探讨催化剂的作用机理、分类和应用。
一、催化剂的作用机理催化剂能够加速反应的速率是因为它改变了反应的路径。
在反应中，反应物的原子或分子需要克服一个活化能垒才能转化为产物。
这个活化能垒是由反应物原子或分子之间的键能差异引起的。
催化剂能够降低反应物转化为产物所需的活化能垒，是因为它提供了一条新的反应路径。
该路径使反应物转化为产物所需的能量更低，从而使反应更快。
在催化剂作用下，反应物与催化剂之间会形成一个中间物种。
这个中间物种能够更容易地转化为产物，并释放出催化剂。
这使得催化剂可以多次使用，从而降低了反应的成本。
二、催化剂的分类催化剂根据其化学性质和反应机理可以分为以下几种：1.酸催化剂酸催化剂是指在酸性条件下能够加速反应速率的催化剂。
它们通常是质子酸，例如HCl、H2SO4和H3PO4等。
酸催化剂常用于加成、酯化、缩合和裂解等反应。
2.碱催化剂碱催化剂是指在碱性条件下能够加速反应速率的催化剂。
它们通常是氢氧化物或氨基化合物，例如NaOH、KOH和NH3等。
碱催化剂常用于酯化、加成、聚合和脱羟等反应。
3.金属催化剂金属催化剂是指在金属表面或金属离子的存在下能够加速反应速率的催化剂。
它们通常是贵金属，例如铂、钯和铑等。
金属催化剂常用于氢化和氧化等反应。
4.酶催化剂酶催化剂是指在酶的存在下能够加速生物反应的催化剂。
它们通常是在生物体内产生的特异性蛋白质。
酶催化剂常用于代谢和合成等反应。
三、催化剂的应用催化剂广泛用于工业生产中的各个方面。
以下是几个常见的应用：1.石化行业石化行业是催化剂的重要应用领域之一。
几乎所有石化反应都需要催化剂，例如精炼、裂解、加氢和脱氢等反应。
例如，世界上70%以上的乙烯、甲醇和丙烯等化学品是通过催化剂合成的。
稀土金属催化剂催化机理及应用研究
稀土金属催化剂催化机理及应用研究稀土金属催化剂是一类重要的催化剂，在化学合成、环境保护和能源转化等领域具有广泛的应用潜力。
本文将就稀土金属催化剂的催化机理及应用进行详细探讨。
稀土金属催化剂是由稀土金属元素组成的催化剂。
稀土金属拥有特殊的电子结构和化学特性，因此具有优异的催化性能。
稀土金属催化剂的催化机理主要包括催化剂表面吸附、表面反应和产物解离等步骤。
催化剂表面吸附是指反应物与催化剂表面形成吸附态的过程，通过改变反应物的电子结构和活性，促进反应物之间的相互作用。
表面反应是指吸附态的反应物通过吸附态中的键合作用，发生化学转化的过程。
产物解离是指产物离开催化剂表面吸附态的过程。
这些步骤相互作用形成了稀土金属催化剂的催化循环。
稀土金属催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
稀土金属催化剂可以催化一系列的有机反应，如烯烃的加氢、烯烃的聚合等反应。
以稀土金属催化剂为催化剂的有机合成反应具有高效、高选择性和环境友好等特点。
例如，利用稀土金属催化剂可以将废旧塑料转化为高附加值的化学品，实现废物的资源化利用。
此外，稀土金属催化剂还可用于制备药物中的手性中间体，提高合成药物的效率和减少副产物的产生等。
稀土金属催化剂在环境保护中也有重要应用。
稀土金属催化剂可以催化有害气体的转化，如车辆尾气中的一氧化碳、二氧化氮和氮氧化物等。
通过稀土金属催化剂的催化作用，可以将这些有害气体转化为无害的二氧化碳和氮气等。
此外，稀土金属催化剂还可以催化废水的处理，将有机污染物转化为无害的产物。
在能源转化领域，稀土金属催化剂也具有广泛的应用。
稀土金属催化剂可以催化燃料电池中的氧还原反应，提高燃料电池的效率。
此外，稀土金属催化剂还可以催化氢气的制备和利用，促进氢能的开发和利用。
尽管稀土金属催化剂具有广泛的应用潜力，但也存在一些问题需要进一步解决。
首先，稀土金属催化剂的制备方法还不够成熟。
当前，大部分的稀土金属催化剂制备方法依赖于复杂的化学合成过程，成本较高且对环境影响较大。
- 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)。
金属催化剂及其催化剂作用机理作者: 可可西里发布日期: 2008-09-081.金属催化剂概述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；6.3 金属催化剂及其催化剂作用机理金属互化物催化剂，如LaNi5可催化合成气转化为烃，是70年代开发的一类新型催化剂，也是磁性材料、储氢材料；金属簇状物催化剂，如烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12催化剂，至少要有两个以上的金属原子，以满足催化剂活化引发所必需。
这5类金属催化剂中，前两类是主要的，后三类在20世纪70年代以来有新的发展。
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。
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。
2．金属和金属表面的化学键研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。
三种理论，都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联，它们是相辅相成的。
（1）金属电子结构的能带模型和“d带空穴”概念金属晶格中每一个电子占用一个“金属轨道”。
每个轨道在金属晶体场内有自己的能级。
由于有N个轨道，且N很大，因此这些能级是连续的。
由于轨道相互作用，能级一分为二，故N个金属轨道会形成2N个能级。
电子占用能级时遵从能量最低原则和Pauli原则（即电子配对占用）。
故在绝对零度下，电子成对从最低能级开始一直向上填充，只有一半的能级有电子，称为满带，能级高的一半能级没有电子，叫空带。
空带和满带的分界处，即电子占用的最高能级称为费米（Fermi）能级。
s轨道形成s带，d轨道组成d带，s带和d带之间有交迭。
这种情况对于过渡金属特别如此，也十分重要。
s能级为单重态，只能容纳2个电子；d能级为5重简并态，可以容纳10个电子。
如铜的电子组态为[Cu](3d10)(4s1)，故金属铜中d带电子是充满的，为满带；而s带只占用一半。
镍原子的电子组态为[Ni](3d5)(4s2)，故金属镍的d带中某些能级未被充满，称为“d带空穴”。
“d带空穴”的概念对于理解过渡金属的化学吸附和催化作用是至关重要的，因为一个能带电子全充满时，它就难于成键了。
（2）价键模型和d特性百分数（d%）的概念价键理论认为，过渡金属原子以杂化轨道相结合。
杂化轨道通常为s、p、d等原子轨道的线性组合，称之为spd或dsp杂化。
杂化轨道中d原子轨道所占的百分数称为d特性百分数，用符号d%表示。
它是价键理论用以关联金属催化活性和其他物性的一个特性参数。
金属d%越大，相应的d能带中的电子填充越多，d空穴就越少。
d%和d空穴是从不同角度反映金属电子结构的参量，且是相反的电子结构表征。
它们分别与金属催化剂的化学吸附和催化活性有某种关联。
就广为应用的金属加氢催化剂来说，d%在40~50%为宜。
(3) 配位场模型借用络合物化学中键合处理的配位场概念。
在孤立的金属原子中，5个d轨道能级简并，引入面心立方的正八面体对称配位场后，简并能级发生分裂，分成t2g轨道和eg轨道。
前者包括dxy、dxz和dyz，后者包括和。
d能带以类似的形式在配位场中分裂成t2g能带和eg能带。
eg能带高，t2g能带低。
因为它们具有空间指向性，所以表面金属原子的成键具有明显的定域性。
这些轨道以不同的角度与表面相交，这种差别会影响到轨道健合的有效性。
用这种模型，原则上可以解释金属表面的化学吸附。
不仅如此，它还能解释不同晶面之间化学活性的差别；不同金属间的模式差别和合金效应。
如吸附热随覆盖度增加而下降，最满意的解释是吸附位的非均一性，这与定域键合模型的观点一致。
Fe催化剂的不同晶面对NH3合成的活性不同，如以[110]晶面的活性为1，则[100]晶面的活性为它的21倍；而[111]晶面的活性更高，为它的440倍。
这已为实验所证实。
3金属的体相结构、表面结构、晶格缺陷与位错（1）金属的体相结构除少数金属外，几乎所有的金属都分属于三种晶体结构，即面心立方晶格（F.C.C.），体心立方晶格（B.C.C.）和六方密堆晶格（H.C.P.）。
三种晶格的一些结构参数列于表6.3.1晶体可以理解成不同的晶面。
例如金属Fe的体心立方晶格，有（100）、（110）、（111）晶面。
不同晶面上金属原子的几何排布是不相同的，原子间距也是不相等的，见图6.3.1和图6.3.2。
（2）金属的表面结构表面上的原子排列与体相的相近，原子间距也大致相等。
由于紧密堆积在热力学上最为有利，暴露于表面上的金属原子，往往形成晶面指数低的面，即表面晶胞结构为（1×1）的低指数面热力学才是稳定结构。
金属表面暴露在气氛中，总会发生吸附现象。
在大多数情况下，表面上总是覆盖上接近吸附层的吸附质。
若气体分子与表面原子是一对一的吸附，则吸附质的排列与底层结构相同，其它吸附层在表面的排列还有更复杂的结构。
（3）晶格缺陷一个真实的晶体总有一种或多种结构上的缺陷。
晶格缺陷主要有点缺陷和线缺陷，此外还有面缺陷。
内部缺陷的存在将会引起晶格的畸变，还会引起附加能级的出现。
点缺陷：又可进一步区分为Schottky缺陷和Frenkel缺陷两种。
前者是指一个金属原子缺位，原来的金属原子迁移到表面上去了；后者是由一个原子缺位和一个间隙原子组成。
位错：位错即线缺陷，涉及一条原子线的偏离；当原子面在相互滑动过程中，已滑动与未滑动区域之间必然有一分界线，这条线就是位错。
位错有两种基本类型，即边位错和螺旋位错。
边位错是两个原子面的相对平移，结果是在一个完整的晶格上附加了半个原子面。
边位错线上的每个格子点（分子、原子或离子），面对一个间隙，取代了邻近的格子点。
杂质原子就易于在此间隙处富集。
螺旋位错有一螺旋轴，它与位错线相平行，它是由于晶体割裂过程中的剪切力造成的。
如此一来，晶体中原来彼此平行的晶面变得参差不齐，好象一个螺旋体。
真实晶体中出现的位错，多是上述两类位错的混合体，并趋向于形成环的形式。
一种多物质常由许多种微晶、且以不同的取向组合而成，组合的界面就是位错。
堆垛层错与颗粒边界：堆垛层错又叫面位错，是由于晶位的错配和误位所造成。
对于一个面心立方的理想晶格，其晶面就为ABC ABCABC的顺序排列。
如果其中少一个A面，或多一个A面，或多半个A面从而造成面位错。
对于六方密堆晶格，理想排列为AB ABAB顺序，可能因缺面而造成堆垛层错。
任何实际晶体，常由多块小晶粒拼嵌而成。
小晶粒中部的格子是完整的，而界区则是非规则的。
边缘区原子排列不规则，故颗粒边界常构成面缺陷。
（4）晶格的不规整性与多相催化中的补偿效应和“超活性”晶格缺陷与位错都造成了晶格的多种不规整性。
晶体的不规整性对金属表面的化学吸附、催化活性、电导作用和传递过程等，起着极为重要的作用。
晶格的不规整性往往与催化活性中心密切相关。
至少有两点理由可以确信，晶格不规整性关联到表面催化的活性中心。
其一是显现位错处和表面点缺陷区，催化剂原子的几何排列与表面其他部分不同，而表面原子间距结合立体化学特性，对决定催化活性是重要的因素；边位错和螺旋位错有利于催化化反应的进行。
其二是晶格不规整处的电子因素促使有更高的催化活性，因为与位错和缺陷相联系的表面点，能够发生固体电子性能的修饰。
位错作用与补偿效应补偿效应（The compensationeffect）是多相催化中普遍存在的现象。
在多相催化反应的速率方程中，随着指前因子A的增加，总是伴随活化能E的增加，这就是补偿效应。
对于补偿效应的合理解释，其原因来源于位错和缺陷的综合结果，点缺陷的增加，更主要是位错作用承担了表面催化活性中心。
点缺陷与金属的“超活性”金属丝催化剂，在高温下的催化活性，与其发生急剧闪蒸后有明显的差别。
急剧闪蒸前显正常的催化活性，高温闪蒸后，Cu、Ni等金属丝催化剂显出“超活性”，约以105倍增加。
这是因为，高温闪蒸后，金属丝表面形成高度非平衡的点缺陷浓度，这对产生催化的“超活性”十分重要。
如果此时将它冷却加工，就会导致空位的扩散和表面原子的迅速迁移，导致“超活性”的急剧消失。
4 金属催化剂催化活性的经验规则（1）d带空穴与催化剂活性金属能带模型提供了d带空穴概念，并将它与催化活性关联起来。
d空穴越多，d能带中未占用的d电子或空轨道越多，磁化率会越大。
磁化率与金属催化活性有一定关系，随金属和合金的结构以及负载情况而不同。
从催化反应的角度看，d带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。
但也不是d带空穴越多，其催化活性就越大。
因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。
例如，Ni催化苯加氢制环己烷，催化活性很高。
Ni的d 带空穴为0.6（与磁矩对应的数值，不是与电子对应的数值）。
若用Ni-Cu合金则催化活性明显下降，因为Cu的d带空穴为零，形成合金时d电子从Cu流向Ni，使Ni的d空穴减少，造成加氢活性下降。
又如Ni催化氢化苯乙烯制备乙苯，有较好的催化活性。
如用Ni-Fe合金代替金属Ni，加氢活性下降。
但Fe是d空穴较多的金属，为2.2。
形成合金时，d电子从Ni流向Fe，增加Ni的d带空穴。
这说明d带空穴不是越多越好。
（2）d%与催化活性金属的价键模型提供了d%的概念。
d%与金属催化活性的关系，实验研究得出，各种不同金属催化同位素（H2和D2）交换反应的速率常数，与对应的d%有较好的线性关系。
但尽管如此，d%主要是一个经验参量。
d%不仅以电子因素关系金属催化剂的活性，而且还可以控制原子间距或格子空间的几何因素去关联。
因为金属晶格的单键原子半径与d%有直接的关系，电子因素不仅影响到原子间距，还会影响到其他性质。
一般d%可用于解释多晶催化剂的活性大小，而不能说明不同晶面上的活性差别。