催化剂及其催化活性的研究
催化剂研究报告
催化剂研究报告催化剂的研究报告催化剂是一种能加速化学反应速率、但本身不参与反应的物质。
它在许多化学反应中起到关键作用，具有广泛的应用领域。
本报告将介绍与催化剂相关的研究内容，包括研究目的、方法及结果。
催化剂研究的目的通常是探索新的高效催化剂，或改进已有催化剂的性能。
例如，一项研究目标是通过合成新的催化剂材料来提高氧化反应的效率。
方法包括合成不同组分和形貌的催化剂，并对其进行物理化学性质的表征。
常用的催化剂制备方法包括溶液法、共沉淀法、沉积法等。
对催化剂的物化性质进行测试，如表面积、晶体结构、表面形貌等以及物理性质的测试，如氧化还原性质、酸碱性等。
催化剂的性能测试是提高催化剂活性和选择性的关键。
常用的性能测试手段有活性测试和选择性测试。
活性测试通常使用一种模型反应来评估催化剂的催化活性。
例如，使用催化剂催化苯胺的氧化反应，测定反应速率来评估其催化活性。
选择性测试则通过检测产物分布来评估催化剂对不同反应途径的选择性。
催化剂研究的结果可以分为合成和性能两个方面来讨论。
合成方面的结果包括合成方法和催化剂材料的表征结果，以及催化剂的结构和形貌。
性能方面的结果包括催化活性和选择性的测试结果。
例如，一项研究发现通过调节催化剂合成过程中的反应条件可以得到不同形貌和晶体结构的催化剂，这些不同形貌和晶体结构的催化剂在模型反应中表现出不同的催化活性和选择性。
此外，研究还发现不同组分的催化剂对于不同反应的活性和选择性有显著影响。
催化剂研究的结果对于理解催化机理、改进催化剂性能、开发新的催化剂材料具有重要意义。
例如，通过研究催化剂的晶体结构和表面形貌与催化活性的关系，可以揭示催化剂的活性位点并优化催化剂的设计。
研究不同组分的催化剂对反应活性和选择性的影响，可以为催化反应的优化提供指导。
总之，催化剂研究报告需要包括研究的目的、方法和结果。
在目的部分阐明研究的目标；在方法部分描述合成催化剂的方法和对催化剂进行表征和性能测试的方法；在结果部分阐明合成催化剂材料的特征，以及催化活性和选择性的测试结果，并探讨这些结果对于理解催化机理和改进催化剂性能的意义。
化学反应机理的催化剂选择与催化活性
化学反应机理的催化剂选择与催化活性催化剂是在化学反应中起到加速反应速率或改变反应途径的物质。
催化剂的选择与催化活性是化学反应机理研究中十分重要的一块内容。
本文将从催化剂的选择和催化活性两个方面进行论述。
一、催化剂的选择在选择催化剂时，需要考虑以下几个因素：1.1 催化剂的活性催化剂的活性是催化反应中最重要的因素之一。
活性高的催化剂可在较低的温度或压力下实现催化作用，有效提高反应速率。
因此，在选择催化剂时，需要考察其催化活性。
1.2 催化剂的稳定性催化剂在反应过程中需要承受较高的温度、压力和反应物的腐蚀等因素，因此催化剂的稳定性也是选择催化剂的重要因素之一。
稳定性高的催化剂不易发生失活，能够长时间保持催化活性。
1.3 催化剂的选择性在化学反应中，有时需要选择性地催化某一组分或某一反应途径。
因此，催化剂的选择性也是选择催化剂的重要考虑因素之一。
选择性高的催化剂可实现对目标产物的高选择性催化转化。
1.4 催化剂的成本催化剂的成本直接影响到工业化生产的可行性。
因此，在选择催化剂时，需要考虑催化剂的成本，力求在保证催化活性的前提下，选择成本较低的催化剂。
二、催化活性的影响因素催化活性受多个因素的共同影响，以下是几个常见的影响因素：2.1 催化剂的表面积催化剂的表面积决定了催化剂与反应物接触的面积，进而影响反应速率。
通常情况下，催化剂表面积越大，催化活性越高。
2.2 催化剂的孔隙结构催化剂的孔隙结构直接关系到反应物分子在催化剂表面上的扩散和吸附。
合适的孔隙结构有利于反应物分子的扩散和吸附，从而提高反应速率。
2.3 催化剂的酸碱性催化剂的酸碱性对某些反应非常重要。
酸性或碱性催化剂通过增强反应物的活化程度，提高反应速率或选择性。
2.4 催化剂与反应物的亲和性催化剂与反应物的亲和性也是催化活性的一个重要因素。
合适的催化剂可与反应物形成稳定的中间产物，从而提高反应速率。
三、催化剂选择与催化活性的案例研究以下是一个案例研究，展示了催化剂选择与催化活性之间的关系。
纳米催化剂的制备及其催化性能研究
纳米催化剂的制备及其催化性能研究一、引言纳米材料作为一种新型材料，在医药、电子、能源等领域发挥了重要的作用。
其中，纳米催化剂的研究和制备已成为当前的热点问题。
纳米催化剂具有比传统催化剂更高的催化活性和选择性，可广泛应用于化工、石油、环保等行业。
本文将介绍纳米催化剂的制备方法及其催化性能研究。
二、纳米催化剂的制备方法1.沉淀法沉淀法是一种常用的制备纳米催化剂的方法。
基本原理是，在溶液中加入一定量的沉淀剂，使物质析出，然后通过控制pH值、温度等条件进行沉淀物的洗涤、干燥等处理，制备出纳米催化剂。
该方法具有简单、易于控制，成本低等优点，且可以制备出高纯度、均匀分布的纳米催化剂。
2.气相合成法气相合成法是一种将气态前体物分解或反应而生成纳米颗粒的方法。
该方法的原理是，将金属有机化合物等前体物通过载气输送到高温反应室中，在一定的反应条件下产生气态分解反应，生成纳米催化剂。
该方法可以制备出高度纯净、晶型良好、分散性好的纳米催化剂。
3.微乳法微乳法是一种使用表面活性剂将水溶液和油相混合而形成稳定胶体体系的方法。
该方法的原理是，在表面活性剂的作用下，将前体物在水相或油相中分散，并通过控制温度、pH值等因素制备出均匀分布的纳米催化剂。
该方法的优点是制备过程简单、温和、可控性强，且可以制备出粒径较小，高度分散的纳米催化剂。
三、纳米催化剂的催化性能研究1. 催化活性的研究纳米催化剂相较于传统催化剂具有更高的比表面积和更多的活性位点，因而在催化反应中表现出更高的催化活性。
通过研究纳米催化剂的催化活性，可以评估其催化效果和应用前景。
例如，针对催化剂在合成苯乙烯反应中的催化活性进行研究，结果表明，负载铂纳米颗粒在加氢反应中表现出更高的催化活性，因其高比表面积和多孔结构可提供更多的反应活性位点。
2. 催化选择性的研究纳米催化剂在催化反应中的选择性是指其在特定反应中所产生的所需产物与副产物的比例。
通过研究纳米催化剂的催化选择性，可以评估其应用效果和可行性。
非均相催化反应中的催化剂设计及其性能研究
非均相催化反应中的催化剂设计及其性能研究非均相催化反应是指在液相或气相的反应中，催化剂和反应物处于不同的相，其中催化剂一般处于固态，而反应物处于液态或气态。
非均相催化反应已广泛应用于各种行业，如化工、环保、制药、能源等领域。
催化剂的设计及其性能研究对于非均相催化反应的反应效率和反应选择性具有至关重要的作用。
一、催化剂的设计催化剂的设计是非均相催化反应中的核心问题，合理的设计能够提高反应效率和反应选择性，降低催化剂的成本，从而为提高工业生产效益做出贡献。
催化剂的设计需要从催化反应的机理和反应条件入手。
催化剂的活性成分、载体和制备工艺等都与催化反应的机理密切相关。
1、活性成分催化剂的活性成分是非均相催化反应中最为重要的组成部分，活性成分的类型和含量直接影响着催化剂的催化活性和选择性。
常见的催化剂活性成分有氧化物、金属和酸等。
氧化物催化剂常用于气相氧化反应中，金属催化剂则广泛应用于氢化、脱氢和重烃芳构化反应中。
而酸催化剂则主要应用于烷基化和裂化反应中。
活性成分的含量也是催化剂设计中需要考虑的因素之一。
活性成分过少会导致催化剂催化效率不高，而活性成分过多则会使催化剂的选择性降低，甚至失去催化活性。
2、载体催化剂的载体是固态催化剂的主要组成部分之一，其作用是稳定活性成分，防止其聚集和失活。
常见的催化剂载体有氧化铝、硅胶和氧化锆等。
材料的选择需要根据催化反应的性质、活性成分的类型和成分等因素进行考虑。
3、制备工艺制备工艺是催化剂设计中的重要环节，影响着催化剂的物理化学性质和催化效率。
常见的催化剂制备方法有溶胶-凝胶法、共沉淀法、物理混合法等。
不同制备方法的优缺点需要通过实验确定。
二、催化剂性能研究催化剂性能研究是非均相催化反应中的一个关键问题，主要包括催化剂的催化活性、选择性和稳定性等方面。
1、催化活性催化活性是催化剂性能研究的重要指标之一，反映着催化剂催化反应的效率。
催化活性的高低决定着催化反应的速率和催化剂的使用量。
纳米催化剂的制备方法与催化活性研究
纳米催化剂的制备方法与催化活性研究催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，而纳米催化剂则是具有纳米尺度级别的颗粒大小的催化剂。
由于其独特的特性和优越的催化性能，纳米催化剂在能源转换、环境保护和化学合成等领域中展示了巨大的潜力。
本文将探讨纳米催化剂的制备方法和催化活性研究的相关内容。
一、纳米催化剂的制备方法1. 沉淀法：沉淀法是制备纳米催化剂的常用方法之一。
这种方法能够通过溶液中的化学反应，产生纳米颗粒并沉积到固体表面。
通过调控反应条件和催化剂的化学成分，可以控制纳米颗粒的大小和形状。
沉淀法具有操作简单、成本低廉等优点，适用于生产中大规模制备纳米催化剂。
2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种常见的纳米催化剂制备方法。
这种方法通过在高温下将气体的原子或分子反应沉积到固体基材表面，从而形成纳米颗粒。
气相沉积法能够控制纳米颗粒的形状和大小，并且可以在纳米颗粒表面修饰功能性基团，进一步提高催化活性。
3. 溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是一种利用溶液中的凝胶生成纳米颗粒的方法。
通过控制反应条件和凝胶的组成，可以制备出具有特定形状和尺寸的纳米催化剂。
溶胶凝胶法具有高度可控性和较大比表面积的特点，适用于制备高效的纳米催化剂。
二、纳米催化剂的催化活性研究纳米催化剂的催化活性研究是了解其催化性能和机制的重要途径，可以为其应用于实际工业过程提供理论指导和优化改进。
1. 催化剂表征：催化剂表征是催化活性研究的基础。
通过使用各种表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR），可以获得催化剂的形貌、晶体结构和表面化学性质等信息。
2. 反应机理研究：反应机理研究是理解纳米催化剂催化活性的关键。
通过红外光谱、在线质谱等技术，可以分析反应中产物和中间体的形成过程，推测反应机理，并验证催化剂的催化活性中心。
3. 催化活性评估：催化活性评估是衡量纳米催化剂催化性能的重要手段。
碳基催化剂的合成及其催化性能研究
碳基催化剂的合成及其催化性能研究近年来，碳基催化剂作为一种新型的催化材料，引起了广泛的关注和研究。
相比于传统的金属催化剂，碳基催化剂具有许多优势，如丰富的资源、良好的化学稳定性和可调控的表面性质等。
因此，合成高效的碳基催化剂并研究其催化性能成为了当前催化领域的热点问题之一。
首先，我们来探讨碳基催化剂的合成方法。
目前，常见的碳基催化剂合成方法主要包括碳化法、炭化法和碳化物转化法等。
碳化法通过高温处理碳源材料，使其发生碳化反应，生成具有催化活性的碳基材料。
炭化法则是通过热解含碳化合物，使其转化为碳基材料。
而碳化物转化法则是将金属或金属氧化物与碳源材料共热处理，通过碳源材料的还原和碳化反应生成碳基催化剂。
这些方法各有优劣，选择合适的方法取决于所需的催化性能和应用场景。
接下来，我们来研究碳基催化剂的催化性能。
碳基催化剂具有丰富的孔道结构和大的比表面积，这使得其具有较高的催化活性和选择性。
此外，碳基催化剂还具有良好的化学稳定性，能够在高温和酸碱环境下保持催化活性。
这些特性使得碳基催化剂在许多领域具有广泛的应用前景。
在有机合成中，碳基催化剂可以用于催化各种有机反应，如氧化反应、氢化反应和羰基化反应等。
例如，碳基催化剂可以催化苯酚的氧化反应，将其转化为苯醌。
此外，碳基催化剂还可以催化烯烃的氢化反应，将其转化为饱和烃。
这些反应在有机合成中具有重要的意义，碳基催化剂的应用为这些反应提供了一种高效、环境友好的催化方法。
除了有机合成，碳基催化剂还可以应用于能源领域。
例如，碳基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，碳基催化剂还可以催化二氧化碳的还原反应，将其转化为有用的化学品，从而实现二氧化碳的资源化利用。
这些应用将有助于解决能源和环境问题，具有重要的社会和经济意义。
总之，碳基催化剂作为一种新型的催化材料，具有广泛的应用前景。
通过合成高效的碳基催化剂并研究其催化性能，可以为催化领域的发展提供新的思路和方法。
化学反应催化剂的制备及其催化性能研究
化学反应催化剂的制备及其催化性能研究化学反应是化学基础课程中的重点，而催化剂则是化学反应的必备之物。
在化学反应中，催化剂可以降低反应的活化能，从而加速反应的速率，提高反应的效率和产量。
因此，研究催化剂的制备和催化性能是化学领域中的热门话题，也是该领域长期以来的重要研究方向。
本文将着重探讨化学反应催化剂的制备及其催化性能研究。
一、催化剂制备方法1.物理方法（高温固相法）高温固相法是一种简单易行的催化剂制备方法，它主要是通过高温下的物理变化，使催化剂的晶体结构发生一定的变化，从而得到所需的特定催化剂。
高温固相法主要分为以下几个步骤：（1）准备原料：将所需的原料和助剂混合均匀。
（2）物相控制：根据不同的反应要求，控制反应物在固相规格中的分布，以达到所需的物相控制作用。
（3）高温处理：将产品放入高温炉中进行加热，使反应物得以尽快进行物相变化。
（4）冷却处理：将产品从高温炉中取出，进行冷却，使催化剂形成稳定的颗粒和形态。
2.化学方法（溶胶凝胶法）溶胶凝胶法是一种重要的化学方法，它是将所需催化剂的前体物和溶剂混合反应，在制备得到的氢氧化胶体中添加所需的催化剂成分，形成凝胶，再干燥、热处理或煅烧等步骤得到所需要的催化剂。
该方法具有以下几个优点：（1）反应条件温和，适用于大多数催化剂制备；（2）制备过程中能够控制物理化学性质，以得到所需的特定结构和组成；（3）可以制备各种形状的催化剂，比如球形、纤维状、片状、粉末状等。
二、催化剂催化性能研究1.催化剂的催化活性催化剂的催化活性是指催化剂与反应物之间发生反应的速率。
为了研究催化剂的催化活性，通常都会采用一套标准化的活性测定方法，比如以吸收量或反应速率等为指标。
2.反应条件对催化剂的影响反应条件是影响催化剂催化活性的重要因素。
不同的反应条件，比如温度、压力、溶液浓度等都会对催化剂的催化性能产生影响。
因此，在研究催化剂的催化性能时，需要同时研究反应条件对催化剂的影响。
浅谈ZnO光催化剂的活性研究
ZnO光催化剂的活性研究ZnO是一种重要的半导体氧化物，具有广泛的应用前景。
其中，其作为光催化剂则备受关注。
光催化是指通过光照射下，使得化学反应发生的一种技术，它可以利用太阳能、LED等光源来促进化学反应的进行。
由于ZnO具有良好的光催化特性，因此在环境保护、清洁能源等方面有着广泛的应用前景。
这篇文章将着重介绍ZnO光催化剂的活性研究现状和存在的问题。
首先，我们来看一下ZnO光催化剂的研究现状。
在过去的几十年中，许多研究工作者都对ZnO光催化剂进行了深入的研究。
以光分解水为例，ZnO可以将水分子分解成氢和氧，这种反应被认为是实现清洁能源的重要途径之一。
此外，ZnO光催化剂还可以用于降解有机污染物、消毒等领域。
这些应用都显示了ZnO光催化剂的巨大潜力。
然而，虽然ZnO光催化剂有着广泛的应用潜力，但其活性和稳定性仍然是制约其应用的关键问题。
关于这一点，许多研究工作者也进行了深入研究，得出了一些有意义的结论。
首先，有研究表明，在ZnO晶体表面上形成缺陷是提高其光催化活性的关键。
缺陷可以提高ZnO的表面反应活性，增加电荷传输速率，改善光催化反应的效果。
此外，掺杂是改善ZnO光催化活性的另一个重要手段。
常见的掺杂元素有铜、银、铝、钛等。
这些元素的掺杂可以改变ZnO的能带结构和表面化学性质，从而增强其催化活性。
此外，研究还发现，ZnO光催化剂的形态和尺寸对其催化活性也有很大的影响。
目前，可用的形态和尺寸的ZnO光催化剂包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米片等。
不同形态和尺寸的ZnO光催化剂具有不同的表面积、晶界结构和电荷传输速率等特性，因此对催化活性也有可能不同。
除了上述因素，氧化还原（redox）过程和光子增强效应也被认为是影响ZnO光催化剂活性的重要因素之一。
氧化还原过程可以使得ZnO表面产生强烈的氧键和吸附位点，提高了催化剂表面的活性位点数和电子传输速率，从而增强了反应活性。
另一方面，光子增强效应是指通过引入金属纳米颗粒、载体等来增强光催化反应，这种方法可以显著提高ZnO的催化性能。
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工业上常用单位重量或单位体积的催化剂对反应物转化程度(转化百分数)即用转化率来表示活性。转化率高则活性高,转化率低则活性低。例如用转化率和收率表示催化活性,设反应为aA→pB
则A的转化率为XA= a,p—反应方程式系数项
B的收率为YB= NA0—反应物A的总量
B的选择率为SB= NA—未反应的反应物A的量
空速和接触时间是决定转化率和产率的重要因素。因此工业上又用空时得量(SpacefimeYield简称STV)的数值来表示催化剂的活性。它是指每小时每升催化剂所能生产的产物重量(用公斤计算)的数值。
由上述影响可知,我们在评定催化剂活性好坏时,必须固定温度,空速(或接触时间)时才行,否则就没有意义。
3.2添加物对催化剂活性的影响
助催化剂:人们希望改善催化剂的性能,常常在催化剂中添加适宜的助催化剂。由于助催化剂的种类较多,清况也很复杂,很难把助化剂和载体的作用严格区别开。一般认为助催化剂的用量少,而载体的用量大。即:助催化剂:“在催化剂中加入少量物质(通常<01%)这些物质当单独存在时,活性很小,但添加到催化剂中后,可使催化剂具有更好的活性、稳定性或选择性”。助催化剂有一个最适宜的添加量,此时活性可以达到最大值。助催化剂与主催化剂之间实际上发生复杂的作用。助催化剂具有能改变催化剂的表面积,增加催化剂的活性中心,防止活性中心半熔而增加催化剂的稳定性等作用。助催化剂大体分为:结构助催化剂(Structuralpromoter)、电子助催化剂(Electronicpromoter)、双重作用的助催化剂(DualAdditionpromoter)、晶格缺陷助催化剂(LatticeDefectpromoter)、增界助催化剂(Ad lineationpromoter)、选择性助催化剂(Selectivity promoter)、扩散助催化剂(Diffusion promoter)。
3.1.4空间速度对催化活性的影响
进行多相催化反应时,反应进行的程度和得到的实际产率都与反应物和催化剂的数量有密切关系,因此,必须考虑到反应物的进料速度和催化剂数量对产率的影响问题。进料速度和催化剂数量的关系可用空间速度(SpaceVelocity简称SV)来表示。所谓空间速度是指每小时内通过催化剂层的原料气在标准状况下的体积V气与催化剂体积之比,即
3.4毒物对催化剂活性影响
微量的杂质混入催化剂,可使其催化活性减小或完全消失,这样的作用叫做催化中毒。对毒物研究在工业上不但有很大的经济价值,而且在催化理论上也有很大的意义。例如工业上利用毒物来毒化无用的反应,使我们所需要的反应产物更有效地生产。在理论上常用中毒现象来研究催化剂的活性中心,即根据“极微量的毒物就可使活性完全消失”的事实,可以计算出催化表面活性中心数目,有力说明了“活性中心理论”的真实性。
胶态>铂黑>粉状>丝状>块状
这是由于其比表面按这个顺序递减而造成的。其它固体催化剂也是同样的情况,即它们活性随分散度提高而增加,催化活性的衰老,常常是由于发生了熔化重结晶等使其比表面减少而引起的,因为比表面大可以增加吸附量,即增加反应物在催化剂表面上的浓度,也就加快了反应速度。
3.1.3温度对催化剂活性的影响
NB—生成物B的总量
2.3用空速得量来表示活性
空速得量(SpaceTimeYield)即S、T、Y是每小时每升催化剂所产生的产物重量(公斤)的值。
后两种表示法都是生产上表示活性的方法,十分直观,但不确切。因为反应速度常数并不一定与这些数值成正比。
3.影响催化剂催化活性的因素
本节主要讨论操作条件和添加物对催化剂活性的影响。
（1）催化剂虽然不参加化学反应方程式的计算,却参加反应过程,只是在反应完成后,其化学组成不发生变化。但是催化剂在使用到一定的时候以后,其催化活性显著下降。这是因为在反应过程中,由于各种原因使催化剂的结构状态等发生变化,例如氨氧化制硝酸的催化剂(白金网),反应以后表面变得十分粗糙。由于催化剂物理性能的变化影响了催化活性,因此催化剂总是有一定寿命的。
由于它的成功,大大地鼓舞了人们对催化剂这种新颖物质的开发研究,以满足社会上生产不断增长的需要,从此在化学领域中不断地结出丰硕的成果,例如催化合成甲醇、甲醛、乙烯,催化制成的醋酸,乙烯制酒精、乙醛,丙烯氨催化氧化制成丙烯睛,石脑油重整制芳烃,催化裂化制汽油,人造液体燃料,食用油脂,各种高分子聚合物,乙块衍生物,各种卤素、氮烃的衍生物等等,并且它的发展速度越来越快。
空速(SV)=(V气/小时)/V催化荆
原料气的体积与催化剂体积的单位相同,故空速SV的单位是小时-1。在工业上还有采用重量空速,这是指在每小时内通过催化层的反应物的重量与催化剂的重量之比。
有时工业上还采用接触时间来表示进料速度与催化剂的关系。所谓接触时间（t）就是空速的倒数,即t=1/(SV),若空速为1小时-1,则接触时间为3600秒。速度愈大，则反应物同催化剂接触的时间愈小,即空速与接触时间成反比。
引言：
催化现象由来已久,早在古代,人们就利用酵素制酒制醋,中世纪炼金术士用硝石作催化剂从硫黄制取硫酸,十三世纪发现硫酸能使乙醇生成乙醚,十八世纪利用作催化剂制硫酸,即所谓铅室法。十九世纪西欧发生了产业革命,当时的科学技术有了很大的发展,例如对植物生长所需的肥料三大要素的认识,炸药在矿山、上木、铁道等方面的应用等等,同时由于人口激增,迫切要求粮食增产等原因,促使人们设法从事大气中固定氮的研究—合成氨的开发研究。前前后后经历了半个世纪,终于在十九世纪末二十世纪初采用催化剂建立了合成氨和硝酸的工业生产,为化肥工业奠定了可靠的物质基础。这些科学试验的成功,使人们看到了催化剂在化学工业生产中的重要作用。它的成功不是偶然的,一万面反映了当时生产和社会上的需要,另一方面也显示了劳动人民艰苦奋斗的结果,仅以确定合成氨氧化铁催化剂组成的一项工作据说就进行了6500次试验,筛选了多种催化剂。
2CH3CH2OH→C4H6+H2O+H2
这里所用的催化剂是由ZnO·SiO2·Al2O3组成的,既有导体型的也有非导体机理,既有氧化还原型的催化剂,也有酸碱机理的催化剂。有可能它们分别催化有关反应,也有可能两种反应同时在这种复杂的固体上进行。所以在研究多相混合催化剂时,每一种情况都是一个特殊的专门问题,很一难得到统一的答案。
2.催化剂的催化活性
催化剂的活性是关系到催化剂选择、使用及制造等各方面的重要问题。关于催化剂的活性可以用以下几种方法来表示。
2.1利用单位表面上的反应速度常数来表示活性(比活性)
例如20cm2的Pt片上分解H2O2,其速度常数K=0.0094,则比活性为0.0094/20,即0.00047。一般来讲,催化剂活性不仅取决于催化剂的化学性质,还取决于催化剂的孔结构性质。比活性在一定条件下,只决定于催化剂的化学本性。所以用比活性来评定催化剂是十分重要的。用速度常数来表示活性,是比较严格的方法。先写出动力学滩式,再根据实验数据计算各步的速度常数。但反应速度方程式较为复杂。在研究催化剂初期,探索阶段常不易写出每一种反应的速度方程式。
使用单组分的催化剂,现在是很少的,工业上的催化剂大多数是多组分的混合催化剂。通常按其组分分为:主催化剂(maincatalyst)即催化剂的活性组分,共催化剂(Co一Catalyst)，助催化剂(Promoter)，加速剂(Accelerator)，载体(CarrierSupport)。
主催化剂是催化剂最基本的物质，可以是一种或多种物质组成，在寻找和设计某种反应所需的催化剂时，主催化剂的选择是首要步骤。
非导体催化剂通常是离子型晶体或是无定型凝胶物质。它们是离子型导电的,和电介质导电一样。但只在高温下,电导率才比较显著。这类催化剂吸收紫外线,是没有颜色的。SiO2、Al2O3系的固体酸催化剂是这种类型催化剂的一个例子。
这里要注意类型之间并不存在明显的界线。例如,乙醇制丁二烯,既有脱水反应,又有脱氢反应(可能同时或循序进行)。
3.1操作条件的影响:可就下列几点来讨论:
3.1.1催化剂数量对活性的影响
已经证明在相同条件下,反应速度和催化剂的数量(当催化剂的量不大时)成正比。很多实验事实证明,这个原则对均相反应完全正确。例如油酸在醋酸溶液中催化加氢时,加氢速度与催化剂(Pt)的量成正比。
3.1.2催化剂分散性对活性的影响
在均相催化反应中若催化刘是可溶的,根据质量作用定律:反应速度和催化剂浓度成正比,而在多相催化反应中,问题就复杂了,因为对固体催化剂来讲,起决定作用的不仅是催化剂的重量,更重要的是决定催化剂的表面积大小,即决定于催化剂的分散度。分散度对催化活性有很大影响,有时甚至影响催化剂的选择性。例如铂催化剂的活性按下列顺序而递减。
催化剂及其催化活性的研究
摘要：对于催化理论，近几十年曾有过一些理论，但从总体来说，它们是不成熟的绍了催化剂的基础知识，包括催化剂的分类、催化作用及其催化活性，并且概括了影响催化剂催化活性的各种因素，为催化剂的研究提供理论基础。
关键词:催化剂；催化作用；催化活性；
对催化反应,温度不但可以决定反应的速度和方向,而且还可以影响催化剂的活性和寿命,每一种催化剂对某一反应在特定的温度下显示出最大的活性,例如笨加氢制环已烷,若以铂族金属为催化剂,最佳温度为常温;若以镍为催化剂时,最佳温度为52℃。使用催化剂时,不但要注意它的最大活性温度,而且还要注意维持最高活性的有效时间。虽然在最佳的温度下,但催化剂的表面还是会改变的。因为处在表面的活泼状态的催化原子,总是要走向处在自由能较低的晶格里去,使自已处在热力学上稳定状态,这种更新排列的结果,使催化剂的活性就下降了。而且温度增高时,更加剧了这种排列,即使再恢复到原来的温度,因为催化剂表面性质已经变了,所以活性一般达不到原来的数值。
3．3载体对催化剂活性影晌
若催化剂中只有单一的活性组分时,在反应过程中,这些活性组分很容易凝聚成表:面积很小的固体,影响催化效率。因此常常把催化剂分散(或附载)到具有大表面的一载体上,从而提高催化效率。对某些反应只考虑载体表面积大小还不够,还要考虑到载体的孔结构(即孔径的大小)对反应的影响。例如在多步骤连续的氧化反应中,必须把产物立刻移出反应区,否则会进一步深度氧化,从而得不到所需要的产品。这里要考虑到孔径对扩散的影响。孔大,有利扩散,但表面减小,因此就得选择一个大小适宜的孔结构。在放热反应中还应考虑到载体的导热性能。为了提高机械强度,必须使活性组分与载体之间建立牢固的化学键(即与载体发生化学作用)等等。