催化剂工程

2.2 基本要求
掌握催化原理中的基本概念； 掌握催化作用的基本规律； 掌握催化过程的化学本质； 熟悉工业催化技术的基本要求和特性； 为培养化工类专业人才打好坚实的理论基础。
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3. 主要参考文献
《催化剂工程导论》 《催化展望》 《催化剂载体》 《稀土在催化中的应用》 《催化剂手册》 《催化化学导论》 《催化作用基础》
催化材料与催化剂工程
储 伟 (教授, 博导) Chuwei65@
文婕 wenqie@
四川大学化学工程学院
成绩：平时成绩× 20%+期末考试成绩×80% ➢ 平时成绩由出勤和作业两部分组成 ➢ 期末考试考核方式：开卷考试 ➢ 考试时间为第14周
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※ 前三次石油危机 ※
catalyst Ea /kJmol-1
none
73
iodide ion
54
Pt surface
46
iron(III)
40
catalase
4
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二 催化作用的分类
1. 均相催化 催化剂与反应物处于相同相的催化作用。 * 液体酸碱催化剂 * 络合催化剂
CH2
H2C
+ H2O
H2SO4
H3C
OH
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2. 多相催化 催化剂与反应物处于不同相的催化作用 • 固体酸催化剂 • 金属催化剂 • 金属氧化物催化剂 • 半导体催化剂
第一次石油危机 1973-1974年
国际市场上的石油价格从每桶3美元涨到12美元，上涨了4倍。石油 价格暴涨引起了西方国家的经济衰退，美国经济学家的估计，那次危机 使美国国内生产总值增长下降了4.7%，使欧洲的增长下降了2.5%，日本 则下降了7%。
第二次石油危机 1979-1980年
伊朗爆发革命而后伊朗和伊拉克开战，使石油日产量锐减国际石油 市场价格骤升，每桶石油的价格从14美元涨到了35美元。第二次石油危 机也引起了西方主要工业国的经济衰退，美国政府估计，美国国内生产 总值在第二次石油危机中大概下降了3%。
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第一章 催化作用与催化剂
引言
提高化学反应速度可用多种手段： 加热的方法; 电化学的方法; 光化学的方法; 辐射化学的方法等
应用催化的方法，既能提高反应速度，又能对 反应方向进行控制，且催化剂原则上是不消耗的。
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第一节 催化作用的一般原理
一 催化剂与催化作用
催化剂
1836年，Berzelius根据诸多催化现象提出所谓的
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绪论
1. 催化科学的特点和意义
1.1. 历史和现状
什么东西能使化学反应变快或变慢? 有时，我们需要让反应速度变快； 有时，我们需要让反应速度变慢。 如何才能获得我们需要的产品呢？
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如： 2H2+O2＝2H2O
在 9℃ 得到 0.15% 收率需要1060 年； 但是, 在 Pt/ 石棉作用下, 只要1/5 秒。 当然, H2 可以在含O2 的气氛中燃烧。 增加T, 反应更快。
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例如： 无机化工：合成氨、硝酸和硫酸等的生产； 石油加工：催化裂化、催化重整等； 有机化工原料：甲醇、丁醇、醋酸、丙酮等 煤化工：催化液化和气化； 高分子化工：三大合成材料的生产。
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1.2. 化工工艺过程中催化剂的应用特点：
（1）更新原料路线，采用更廉价的原料； （2）革新工艺流程，促进新工艺过程的开发； （3）缓和工艺操作条件,达到节能降耗的目的； （4）开发新产品，提高产品的收率，改善产品
“催化力（catalysis）”的概念。 1895年，W.Ostwald：起催化作用的物质是仅改变 化学反应速度，但不存在于产物中的物质。
1906年，Lewis和Von Falkenstein：对可逆反应，催
化剂必须同时加速正反应和逆反应。
1981年, IUPAC 定义: Catalyst is a kind of material, it
in a statement. ``They also are used to develop herbicides, new polymers and
fuels.''
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''This is a day that people will look back at and say there is a true recognition that the best chemists in the world are doing green chemistry, and that green chemistry is just a part of doing good chemistry,'' Anastas said.
2nd 40’s - 50’s：石油化工发展阶段 聚合催化剂(Ziegler-Natta); 催化理论提出和发展；
3rd 60’s -70’s：快速发展阶段； 4th 70’s - 90’s：分子筛，能源开发和环境保护。工业
装置排放的NOx；催化燃烧；车辆用燃料排放气 的控制；
5th 90年代以后：纳米催化
The approach requires less starting material and less energy as well as creating virtually no waste to dispose of and fewer byproducts.
''Metathesis reactions are an important tool in the creation of new drugs to
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现状： ➢ 催化剂和催化技术是现代化工和石化工业的关键
之一； ➢ 90%以上的化工产品，是借助催化剂生产出来的。
“催化剂成了现代化学工业的心脏” “催化成了化学研究的前沿领域” “A new technology created need a new catalyst, which makes chemical industry improve rapidly”
Grubbs said he was celebrating with a bottle of port. ''It's tasting pretty good right now,'' he said by telephone from Christchurch, New Zealand, where he was lecturing. Winning the prize was ''one of these things you never expect to happen in your career,'' he said. ``You just keep doing science and see what happens. ''Science, especially chemistry, takes a long time to work its way through. . . . It's something we've been working on for 30, 35 years,'' he said.
第三次石油危机 1990年
爆发了海湾战争。专家形容海湾战争更是一场石油战争。当时任美 国总统的老布什表示，如果世界上最大石油储备的控制权落入萨达姆手 中，那么美国人的就业机会、生活方式都将蒙受灾难。
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中国将是高油价最大的承受者
美国 以IT产业革命引领的新经济信息产业和第三产业
在经济增长中占据优势，严重依赖能源的传统工业在 经济增长中所占份额在减小。
四川大学
中国科学院成都有机化学研究所
太原工业大学
中国科学院大连化学物理所
天津大学
中国科学院福建物质结构研究所
厦门大学
中国科学院化学研究所
云南大学
中国科学院兰州化学物理所
浙江大学
中国科学院山西煤炭化学研究所
浙江工业大学
中山大学
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2. 课程的主要内容
2.1 主要内容
催化作用的基本原理； 各类催化剂及其催化作用； 催化剂的制备、使用及其活性评价与表征。
Chauvin, in Tours, France, said he felt ''embarrassment, not joy,'' and added: “I had a quiet life, now I see that that is no longer the case.” Chauvin praised fellow winners Grubbs and Schrock. “I knew that my research was important. I opened the way, but it is my American colleagues who also worked on my research who are enabling me to get this prize today.” Chauvin said.
fight many of the world's major diseases, including cancer, Alzheimer's and
AIDS,'' William F. Carroll Jr., president of the American Chemical Society, said
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仅仅通过提高反应温度以加快反应速率并不能解决所 以问题，它具有如下的缺点：
1) 若 ΔH <0, 提高 T, 对逆反应 有利；对正反应不利。 2) 对同时有多个反应进行时，提高 T，快反应比慢反
应更快。 3) 提高 T ，将消耗更多的能源。