催化剂导论
催化剂工程导论
催化剂工程导论一、定义题1.什么是助催化剂？（P18）助催化剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械程度和寿命等性能的成分。
虽然助催化剂本身并无活性，但只要在催化剂中添加少量助催化剂，即可明显达到改进催化剂性能的目的。
2.什么是设备放大效应？ P133随着催化剂制备规模由小试而中试，再由中试而工业化大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来制品质量的种种差异，可称之为设备的放大效应。
3.什么是比表面积？(p93)催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和，单位为/ g ,有时也简称比表面4.什么是TGDTA?TG指的是热重分析，DTA指的是差热分析，TG和DTA一般是在一台仪器上，也就是热重-差热分析仪.5.什么是过渡浸渍？这个自己找一下二、判断题1、用沉淀法制备催化剂，加料方式对催化剂性能影响不大。
（×）答案在p35：经验证明，在溶液浓度，温度，加料速度等其他条件完全相同的条件下，由于加料方式的不同，所得沉淀的性质也可能有很大差异，并进而使最终催化剂或载体的性质出现差异。
2、催化剂不参与化学过程。
（×）实质是参加了化学反应，经过一次化学循环后又恢复到原来的组成3、工业催化剂载体都是多孔惰性物质。
（×）正确说法：工业催化剂载体多数是孔性惰性物质4、起加速化学反应的物质是催化剂。
（×）起加速化学反应的物质也可能不是催化剂。
答案在p13第一段第二段：催化剂是在化学方面起加速化学反应的作用，而像光、电子热以及磁场等物理因素有时也能引起并加速化学反应，但其所起的作用一般不被称为催化作用。
根据定义：起催化作用的物质称为催化剂，知其不是催化剂。
5、合成氨催化剂中的Al2O3是电子型助催化剂。
（×）答案在P19 :它是结构型助催化剂。
三、选择题1、双金属重整催化剂中，氧化铝作什么成分？（载体）2、制备骨架镍催化剂应采用（热熔融法）P46~473、干燥温度范围（80~200℃），焙烧温度范围（≥600℃）P374、分子筛中择形性最好的是哪个？ZSM55、浸渍法制备多组分催化剂应采用（多次浸渍）P43四、简答题1 简述Dowden建议的催化剂设计程序。
催化剂工程导论04
• 汞对多数固体是非润湿的，汞与这些固体的接 触角大于90°，需加外力才能进入固体孔中。 以σ表示汞的表面张力，汞与固体的接触角为φ， 汞进入半径为r的孔需要的压力为P，则孔截面 上受到的力为r2πP，而由表面张力产生的反方 向张力为-2πrσcosφ，当平衡时，二者相等，故 有
• r2πP = -2πrσcosφ
1 0.808
1.55103
V脱
• 3) 计算V孔，它等于P/P0为0.95的VL，即吸 附剂内孔全部填满液体的总吸附量，以公 式表之：
• V孔= (VL ) P / P0 0.95
• 4) 将VL/V孔（%）对rp作图，得孔分布的 积分图。从此图可算出在某rp区间的孔所 占体积对总孔体积所占的百分数。
• 转17页
•返 •回
•
图3.6 色谱法测定比表面积装置
• Vl、V2一针形阀；V3—三通活塞；Ml、M2一流量计；T―热导池；R一搅拌器。
•
图3.7
吸附一脱附色谱峰示意图
• 计算表面积需要数据如下：
• W—抽气后的催化剂的重量，（g）；
• f—换算因子，（ml/峰面积cm2）； • PA—大气压，（Pa）； • P—氮气饱和蒸汽压； • VT—总流速，（ml/min）； • VHe—氦气流速，（ml/min）； • VN2 —氮气流速，（ml/min），
• b)重量法
• 与容量法类似，不同之处在于吸附量是在 改变压力下，由石英弹簧称吊挂的样品因 吸附前后重量变化所引起弹簧伸长而计算 得出的。这种方法仍需要真空装置，其准 确度要比容量法小得多。
•
上述两种方法由于其不足，在使用上
受到限制。故在此仅介绍目前国内外发展
较快的下述方法。
催化剂导论考试大纲
黑龙江大学硕士研究生入学考试大纲考试科目名称：催化剂导论考试科目代码：[087]一、考试要求学习要求为考试内容所规定范围，对工业催化专业方向的学生，要求掌握催化剂的基本原理、催化作用、催化过程的吸附作用，熟悉催化剂制备的基本工艺和方法，熟悉对催化剂性质的测试与表征方法和手段，了解催化剂失活与再生的原因与方法等内容。
注重基本概念，基本原理，基本方法。
本课程参考书为：〈实用催化〉高正中编化学工业出版社；〈催化剂工程导论〉王尚弟、孙俊全编化学工业出版社。
二、考试内容第一章概论一、有关催化剂作用和催化剂的定义、概念1．催化作用2．催化剂的活性、选择性和寿命二、催化剂的组成、成分1．工业催化剂需考虑的问题2．催化剂的成分三、催化体系分类第二章催化中的吸附作用一、固体催化剂的表面结构二、分子在固体表面的吸附1．物理吸附与化学吸附2．吸附的可动性3．吸附位能曲线三、吸附热四、金属上的化学吸附1．金属的化学吸附活性2．一些气体的化学吸附态第三章工业催化剂制备制造方法一、沉淀法1．沉淀法的分类2．沉淀操作的原理和技术要点3．实例二、浸渍法1．各类浸渍法的原理及操作2．实例三、混合法四、热熔融法五、离子交换法六、催化剂成型1．成型工艺概述2．几种重要的成型方法七、固体催化剂制备方法的新进展第四章催化剂表征与测试一、概述二、活性评价和动力学研究1．活性的测定与表示方法2．动力学研究的意义和作用3．实验室反应器4．评价与动力学实验的流程和方法三、催化剂的宏观物理性质测定1．颗粒直径及粒径分布2．机械强度测定3．催化剂的抗毒稳定性及其测定4．比表面积测定与孔结构表征四、催化剂微观性质的测定和表征1．电子显微镜在催化剂研究中的应用2．X-射线结构分析在催化剂研究中的应用3．热分析技术在催化剂研究中的应用第五章催化剂的失活一、结焦二、金属污染三、毒物吸附1．金属催化剂中毒2．固体酸催化剂中毒3．毒物的结构和性质对其毒性的影响4．中毒与反应条件四、烧结1．生成化合物2．相转变与相分离3．活性组分被包埋4．组分挥发5．颗粒破裂6．结污7．催化剂再生和更换第六章催化剂在化工利用中的应用、发展及实例分析1．催化加氢；2．催化氧化；3．催化剂在是由石油化工等领域中的应用4．环境友好催化剂及其应用三、考试结构1．考试时间：120分钟2．满分： 150分3．题型结构：简答（40 ）论述（35）综合分析及评述（75分）四、参考书目1．《实用催化》，高正中编，化学工业出版社2．《催化剂工程导论》，王尚弟、孙俊全编，化学工业出版社。
催化剂工程的导论
第一章1.1953年Ziegler-Natta型催化剂的问世，是化工里程碑。
2•合成氨工业是最伟大的工艺开发：把催化剂理论和工艺实际相结合，解决了热力学、催化剂筛选、高压的问题。
3. Wachker :乙烯制备乙醛，采用纯乙烯和纯氧，催化剂原位再生，乙烯大量过剩，维持在爆炸极限上限操作，压力为0.3mpa,温度为373K，乙烯经纯化后再生，依稀的收率打95%.4. 催化剂的基本特性：a催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量b 催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性c催化剂只能加速热力学上可能进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应d催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置e催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
5. 催化剂按工艺与工程分类：多相固体催化剂，均相配合物催化剂，酶催化剂。
6. 多相固体催化剂包括：主催化剂，共催化剂，助催化剂（结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂），载体，其他。
第二章1. 工业催化剂的传统制造方法：沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，热熔融法。
2. 沉淀法分为：单组分沉淀法，共沉淀法，均匀沉淀法，浸渍沉淀法，导晶沉淀法。
3. 沉淀法的流程：两种以上的金属盐溶液-混合-沉淀剂-沉淀-晶型或非晶型的沉淀-洗涤干燥焙烧-研磨成型活化-催化剂。
4. 共沉淀：将两个或多个组份同时沉淀。
关键：T、PH 搅拌程度，加料顺序5. 均匀沉淀：首先使沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，形成均匀的体系，调节温度和时间，逐渐提高PH 是沉淀缓慢进行。
关键：沉淀剂的选择温度和PH的控制。
6. 洗涤：沉淀法制备催化剂特有的操作EG硝酸铝和氨水-中和-洗涤-老化-过滤-酸化-成型-干燥-煅烧-成品7. 沉淀剂的选择原则：a尽可能使用易分解挥发的沉淀剂b形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤c沉淀剂的溶解度要大d沉淀物的溶解度应很e沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
催化剂导论PPT课件
3.×，起加速反应作用而又不改变该反应的标
4.
准Gibbs自由焓变化的物质是催化剂。
4. √
5. ×，催化剂参与化学反应过程
6. √
7. √
8. ×，由盐溶液共沉淀法制备氢氧化物时,部
分氢氧化物沉淀的PH可值编辑都课件 大于7
19
二、在下列各题叙述中选择你认为正确的答案
1．下列分子筛中择形性突出的为： D
可编辑课件
7
第五节 离子交换法
1. 分子筛的合成
2. 分子筛的分类
3.
A、X、Y、ZSM-5等
3. Si/Al比与分子筛的稳定性关系
4.
第六节 催化剂成型
5. 压片、挤条、油可编辑中课件 、转动成型
8
第三章 催化剂性能的评价、 测试和表征
1.催化反应动力学研究的意义和作用
催化动力学研究的一个重要目标是为所研 究的催化反应提供数学模型，帮助弄清催 化反应机理。
知道NaY的结晶度）？ （5）你估计图示该工艺中制备NaY的导向剂是何物质？ （6）如何将制得的NaY原粉做成球型催化剂？
可编辑课件
26
答： （1）将水玻璃，硫酸铝，偏铝酸钠按合适比例与一定 量导向剂混合，搅拌使成胶，在一定温度下晶化一定时 间后，过滤洗涤除去硫酸根等，干燥即制得NaY原粉 （2）影响晶化的因素主要是：晶化温度、晶化时间、 原料配比及其碱度。通过单因素实验，正交与均匀设 计实验等，即可确定这些因素的较佳值。 （3）导晶沉淀法 （4）通过X射线粉末衍射即可测定NaY的晶化程度 （5）NaY晶种（P52：化学组成、结构类型与分子 筛相类似的、具有一定粒度的半晶化分子筛）。 （6）成球机成型；胶溶后，油柱成型。
催化剂工程导论
催化剂工程导论12
•
电镜
•
XRD
•
热分析（DTA; TG） 方法、
原理、
• 近代物理方法 电子探针
应用
•
红外光谱
•
各种联用技术
• 第四章
• 开发过程 • • • • •
实验室工作 资料准备 参考样品剖析 配方筛选
扩大试验 中型制备试验 中型评价试验
工业生产、试用与换代开发
• 第五章
• 催化剂设计的意义、目的、发展
催化剂工程导论
复习纲要及答疑
• 第一章
一、常用的无机化工、石油炼制、有机化 工用催化剂
二、催化基本概念
催化剂
•
催化作用
•
催化剂基本特征
•
催化剂分类法
•
催化剂组成
• 第二章
• 一、常用工业催化剂制造方法
• 沉淀法 原理
•
分类
•
影响因素（工艺条件）
• 浸渍法 原理
•
分类
•
影响因素（工艺条件）
•
• 热熔融法
原理
• 离子交换法
• 混合法
影响因素（工艺条件）
• 成型方法
• 二、固体催化剂制备方法的新进展
•
有关概念及方法
• 第三章
• 一、活性测定及表示法，
•
实验室反应器
• 二、宏观测试：
•
颗粒直径及粒径分布
•
机械强度
•
比表面积
•
孔结构：密度；比孔容积，孔隙率，
平均孔径、孔长；孔隙分布
• 三、微观性质测定及结构表征
催化剂工程导论复习纲要及答疑第一章一常用的无机化工石油炼制有机化工用催化剂二催化基本概念催化剂催化作用催化剂基本特征催化剂分类法催化剂组成第二章一常用工业催化剂制造方法沉淀法原理分类影响因素工艺条件浸渍法原理分类影响因素工艺条件热熔融法原理离子交换法混合法影响因素工艺条件成型方法二固体催化剂制备方法的新进展有关概念及方法第三章一活性测定及表示法实验室反应器二宏观测试
催化剂性能导论
反应条件：催化剂/反应物=0.2g/0.3ml；溶剂（环己烷）20ml； 80 ℃；2 h。
催化活性评价结果
不同温度下ASM-450催化活性与Amberlyst-15和SO42-/TiO2的活性比较
T (℃) ASM-450 转化率 （%） 10.72 87.03 选择性 （%） 14.65 50.66 Amberlyst-15 转化率 （%） 0.00 37.53 选择性 （%） 35.36 SO42-/TiO2 转化率 （%） 13.21 55.23 选择性 （%） 20.67 38.46
a
RT
1547
Absorbance
b c d e
50℃ 100℃ 150℃ 200℃
1700
1650
1600
1550
-1
1500m )
催化活性评价结果
80℃各催化剂对紫罗兰酮环化合成反应的催化性能 催化剂
MCM-41 (NH4)2SO4 NH4HSO4 ASM-90 ASM-250 ASM-350 ASM-450 SM-90 SM-250 SM-350 SM-450 SO42-/TiO2 Amberlyst-15
催化活性评价结果
反应条件对ASM-450催化活性的影响
T (℃) RT t (h) 0.5 1 1.5 2 40 0.5 1 1.5 2 60 0.5 1 1.5 2 1:1* 转化率 (%) 5.30 5.44 6.50 5.61 26.74 36.24 44.31 53.31 61.05 86.88 95.35 97.30 选择性 (%) 5.66 4.04 6.77 4.99 30.25 30.41 32.43 33.95 27.09 20.02 16.06 15.35 转化率 (%) 6.59 9.62 9.18 10.72 40.78 61.65 76.26 87.03 93.86 97.83 98.13 98.55 2:1* 选择性 (%) 10.47 12.99 13.62 14.65 36.93 43.41 47.55 50.66 35.50 24.74 22.28 20.74 转化率 (%) 11.59 14.39 17.00 19.78 54.85 82.80 94.39 97.30 95.69 98.05 98.66 98.29 3:1* 选择性 (%) 22.09 22.93 25.24 26.79 46.62 51.30 55.97 56.46 42.21 29.88 25.83 23.55 转化率 (%) 16.22 20.95 23.13 25.96 77.96 98.38 98.72 98.89 4:1* 选择性 (%) 30.21 31.17 34.54 34.63 52.89 60.07 60.95 56.96 -
催化剂工程导论复习题库
催化剂工程导论复习题库一、名词解释催化剂——一种物质，旧称触媒，它能够改变反应的速度而不改变反应的吉布斯自由焓变化，这种作用称催化作用。
载体——固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。
抑制剂——如果在主催化剂中添加少量的物质，能使前者的催化活性适当降低，甚至在必要时大幅度下降，则这种少量的物质称为抑制剂。
（和助催作用相反）。
均匀共沉淀法——是使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，预先造成一种十分均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。
陈化——沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。
浸渍法——将载体浸泡在含有活性组分（注、助催化剂组分）的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后除去过剩的溶液，再经过干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂。
熔融法——是在高温条件下进行催化剂组分的熔合，使其成为均匀的混合体，合金固溶体或氧化物固体。
适用于少数不得不经熔炼过程的催化剂，为的是要借助高温条件将各个组分熔炼成为均匀分布的混合物，甚至形成氧化物固溶体或合金固溶体。
离子交换法——借用离子交换剂作为载体，以阳离子的形式引入活性组分，制备高分散、大比表面积、均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。
机械强度——催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。
强度是任何固体催化剂的一项主要性能指标，它也是催化剂其他性能赖以发挥的基础。
寿命——指催化剂在使用条件下，维持一定活性水平的时间（单程寿命），或者每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。
寿命是对催化剂稳定性的总概括。
转化率——反应物A已转化的物质的量与反应物A起始的物质的量之比，以百分数表示。
空速——物料的流速（单位时间的体积或质量）除以催化剂的体积就是体积空速或是质量空速，单位s-1。
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2. 催化剂设计的一般程序 Dowden， Trimm，米田康夫等提出的催化
剂设计程序
.
3. 甲醛氧化表面反应机理 4. 光谱研究反应机理 .
That’s All Thank You
.
一、判断下列叙述的对错并改正错误（对者画 √，错者画×）
1． ZSM-5分子筛和Y分子筛比较，后者比前 者有更好的酸稳定性。
表面张力作用使液体渗入到毛细管内部；另 一方面是活性组分在载体表面的吸附
.
第四节 热熔融法 该法适用于需要高温熔炼的催化剂制备，通过
形成固溶体，使各组分均匀分布。 一般骨架金属催化剂的制备采用该法。 例：骨架铁、骨架镍、骨架钴等
.
第五节 离子交换法
1. 分子筛的合成
2. 分子筛的分类
3.
A、X、Y、ZSM-5等
.
五、依据图说明甲醛生成的表面反应机理。P156
.
六、读流程示意图4，回答下列问题。
.
图4示出了高硅钠型分子筛的合成工艺流程， 请结合该流程图简要回答下列问题：
（1）简述NaY原粉的制备过程。 （2）影响晶化的因素有哪些？你如何确定这
些因素的较佳值？ （3）图示制备NaY是催化剂的何种制备法？ （4）你想如何测定NaY的晶化程度（即如何
.
七、阅读下述短文，回答问题。
纳米TiO2的实验室制备：
8. 由盐溶液共沉淀法制被氢氧化物时,各种 氢氧化物沉淀的PH值都大于7。
.
1． × 前者比后者有更好的酸稳定性 2.√
3.×，起加速反应作用而又不改变该反应的标
4.
准Gibbs自由焓变化的物质是催化剂。
4. √
5. ×，催化剂参与化学反应过程
6. √
7. √
8. ×，由盐溶液共沉淀法制备氢氧化物时,部
分氢氧化物沉淀的PH值. 都大于7
二、在下列各题叙述中选择你认为正确的答案
1．下列分子筛中择形性突出的为： D
A. CaA
B. CuX C.KY D. ZSM-5
2．制备骨架镍催化剂应采用： B
A.共沉淀法 B.热熔融法 C.浸渍法
D. 混合法
3.干燥的温度是 B ，焙烧的温度是 D 。
A.500℃ B. 80~200℃
定)
2)孔结构测定 堆密度<颗粒密度<真密度
.
催化剂微观性质测定和表征
1. TEM,SEM 2. XPS 3. XRD 4. DTA
.
第四章 工业催化剂的开发
❖ 介绍了如何开发工业催化剂
小试
中试
Hale Waihona Puke 大生产.第五章 工业催化剂的制备设计
图 酶催化的“锁-钥模型”及反应机理示意（S-底物；E-酶催化剂）
3. Si/Al比与分子筛的稳定性关系
4.
第六节 催化剂成型
5. 压片、挤条、油.中、转动成型
第三章 催化剂性能的评价、 测试和表征
1.催化反应动力学研究的意义和作用 催化动力学研究的一个重要目标是为所研 究的催化反应提供数学模型，帮助弄清催 化反应机理。
.
2. 催化剂宏观物理性质的测定
1）比表面积测定和孔结构表征 物理法（BET），化学法 (H2或H2/O2滴
4. 沉淀的干燥、焙烧和活化
5.
焙烧的目的：1）获得所需化学组分，
2）获得所需晶型、微粒粒度和孔径比表面
积，3）让微晶适度烧. 结，提高机械强度
第二节 浸渍法
1. 过量浸渍法 2. 等体积浸渍法 3. 多次浸渍法（负载多组分，或负载量大时） 4. 浸渍沉淀法 5. 硫化喷洒浸渍法 6. 蒸汽相浸渍法 7. 原理：一方面是空隙与液体接触时，由于
催化剂工程导论
.
1. 催化剂定义： 加快化学反应速度，而本身又不参与最
终产物的物质。
2. 催化剂的基本特性 （1）加快化学反应速率，但不进入化学反
应计量 （2）具有选择性 （3）加速热力学上可行反应 （4）改变反应速率，不改变平衡位置 （5）对正方向有效，. 反方向也有效
3. 多相固体催化剂的化学组成和物理结构 （1）主催化剂 （2）共催化剂 （3）助催化剂 （4）载体
2． 测试研制的催化剂活性应在消除内、外扩 散影响的情况下进行。
3. 起加速化学反应作用的物质就是催化剂。
4． 合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的K2O是 电 子型助催化剂。
.
5. 催化剂不参与化学反应过程。
6． ZSM-5分子筛的Si/Al比Y型分子筛Si/Al 比高。
7． ZnO既可催化氧化-还原反应又可催化酸 - 碱反应。
C. 200~300℃
D.≥600℃
.
4．浸渍法制备多组分催化剂应采用： C
A.过量溶液浸渍
B.等体积溶液浸渍
C.多次浸渍
D.蒸气浸渍
5．γ-、α-、θ-、η-Al2O3中密度最大者为 B
A. γ-Al2O3
B. α-Al2O3
B. C. θ-Al2O3 D.η-Al2O3
6．烃类水蒸汽转化催化剂由拉西环状改成车轮状后，
提高了该催化剂的B.C
A.机械强度 B.催化活性 C.传热性能 D.固定床的床层阻力
7．下列分子筛中具有β笼的为 B C A. 丝光沸石 B. CaA . C.NaY D. ZSM-5
三、依据图1。说明多相催化反应的机理
.
四、依据图说明酶催化的“锁-钥模型”反应机理。P15
图 2 酶催化的“锁-钥模型”及反应机理示意（S-底物；E-酶催化剂
.
第二章
第一节 沉淀法 1）单组分沉淀法，酸式沉淀和碱式沉淀 2）共沉淀法 3）均匀沉淀法 4）浸渍沉淀法 5）导晶沉淀法 原理：利用结晶学中预加少量的晶种引导结 晶快速完整的形成。
.
2. 沉淀形成的影响因素
3.
1）浓度
4.
2）温度
5.
3）pH值
6.
4）加料方式和搅拌强度
7.
正加，反加，并加
3. 沉淀的陈化和洗涤
知道NaY的结晶度）？ （5）你估计图示该工艺中制备NaY的导向剂是何物质？ （6）如何将制得的NaY原粉做成球型催化剂？
.
答： （1）将水玻璃，硫酸铝，偏铝酸钠按合适比例与一定 量导向剂混合，搅拌使成胶，在一定温度下晶化一定时 间后，过滤洗涤除去硫酸根等，干燥即制得NaY原粉 （2）影响晶化的因素主要是：晶化温度、晶化时间、 原料配比及其碱度。通过单因素实验，正交与均匀设 计实验等，即可确定这些因素的较佳值。 （3）导晶沉淀法 （4）通过X射线粉末衍射即可测定NaY的晶化程度 （5）NaY晶种（P52：化学组成、结构类型与分子 筛相类似的、具有一定粒度的半晶化分子筛）。 （6）成球机成型；胶溶后，油柱成型。