催化剂工程导论复习提纲.doc
1、1976年国际纯粹及应用化学协会分布的催化作用的定义是什么？要求深刻理解其含义。答:催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。
2、什么是催化剂的基本特征？
答：（1）催化剂能加速化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。
（2）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。
（3）催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
（4）催化剂只能改变化学反应的速率，催化剂只能改变（或接近）这一极限所需要的时间，而不能改变这一极限的大小。
（5）催化剂不改变化学平衡，意味对正方向有效的催化剂，对反方向也有效。（对于任一可逆反应，催化剂既能正反应，也能同样程度地加速逆反应，这样才能使其化学平衡常数保持不变，因此某催化剂如果是某可逆反应的正反应的催化剂，必然也是其逆反应的催化剂。）（6）寿命（催化剂的使用期限是有限的）。
3、根据聚集状态，如何对催化剂进行分类？答：（气体）、（液体）、（固体）。
4、按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类？
答:多相固体催化剂、均相催化剂和酣催化剂三类。
5、主催化剂的定义是什么？
答:主催化剂是起催化作用的根本性物质。没有它，就不存在催化作用。
6、共催化剂的定义是什么？
答:共催化剂是和主催化剂同时起作用的组分。
7、助催化剂的定义是什么？
答:助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性机械强度和寿命等性能的组分。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，即可明显达到催化剂性能的目的。
8、助催化剂可分为哪几类？
答:⑴结构助催化剂⑵电子助催化剂⑶晶格缺陷助催化剂。
9、载体的定义是什么？（了解）
答:载体是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，有时还能担当共催化剂或助催化剂角色载体是活性组分的分散剂、胶粘剂或支载物。
10、催化剂为什么具有催化剂活性？
答:是由于催化剂能降低化学反应的活化能；而它之所以能够降低活化能，则乂是由于催化剂的存在下，改变了非催化剂反应的历程。
11、写出沉淀法的一般操作步骤。
答:沉淀法的一?般操作是在搅拌的情况下把碱性物质（沉淀剂）加入金属盐类的水溶液中，再将生成的沉淀物洗涤、过滤、干燥和焙烧，制造出所需的催化剂粉末状前驭物。
12、单组分沉淀法用途是什么？（了解）
答:可以用来制备非贵金属的单组分催化剂或载体。
13、共沉淀法的用途是什么？
答:常用来制备高含量的多组分催化剂或催化剂载体。
14、选择沉淀剂有何原则？
答:⑴使用易分解挥发的沉淀剂。⑵沉淀物必须便于过滤和洗涤。⑶沉淀剂的溶解度要大，溶
解度大的沉淀剂，可能被沉淀物吸附的量较少，洗涤脱除残余沉淀剂等也较快。⑷沉淀物的溶解度应很小，沉淀反应愈完全，原料消耗愈少。（5）沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
15、沉淀形成的影响因索是什么？
答:（1）浓度。⑵温度。（3）PH值。（4）加料方式和搅拌强度。
16、何谓陈化？
答:沉淀在其形成之后一切不可逆变化称为沉淀的陈化。
17、如何减少或避免杂质的引入？
答:⑴针对不同类型的沉淀，选用适当的沉淀和陈化条件。⑵在沉淀分离，用适当的洗涤液洗涤。⑶必要时，进行再沉淀，即将沉淀过滤、洗涤、溶解，再进行一次沉淀。
18、干燥的目的是什么？
答:干燥是川加热的方法脱除除己洗净湿沉淀中的洗涤液。
19、焙烧的目的是什么？
答：（1）通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性物质，使之转化为所需要的化学成分，其中包括化学价态的变化。（2）借助固态反应、互溶、再结品，获得一定的品型、微粒粒度、孔径和比表面积等。（3）让微晶适度地烧结，提高产品的机械强度。
20、写出浸渍法的一般操作步骤？
答:沉淀法是将载体放进含有活性物质（或连同助催化剂）的液体（或液体）中浸渍（即浸泡）达到浸渍平衡后，将剩余的液体的除去，再进行干燥。焙烧活化等与沉淀法相近的后处理。
（可以判别操作步骤所用的方法，是浸渍法，混合法，热熔法的咖种）
21、与浸渍法相比，用离了交换法制备的催化剂有何有点？
答:与浸渍法相比，此法所负载的活性组分分散高，故尤其适用于低含量。高利用率的贵金属催化剂的制备。
22、沸石的组成是什么？（了解）
答:二氧化硅、三氧化二铝和碱金属。
23、简述沸石的一般制法。答:（水热合成法）和（碱处理法）。
24、比较下列各种催化剂尺寸大小的不同：
答：（1）固定床用催化剂:其强度、粒度允许范围较大，可以在比较广的条件范围内操作。（2）移动床催化剂:直径一般为3?4mm或更大的球形颗粒。
（3）流动床用催化剂:直径一般为20?150um或更大直径的微粉或微球颗粒。
（4）悬浮床用催化剂:直径一般为微米级至毫米级的球形颗粒。
24、选择成型方法时要考虑什么因索？儿种成型方法？
答：（1）成型方法的选择主要考虑两方面因素:a.成型前物料的物理性质b.成型后催化剂的角度、化学性质。
a.成片成型
b.挤条成型
c.汕中成型
d.喷雾成型d.转动成型
25、判定催化剂的质量和效率的指标是什么？（可能填空题）
答:活性、选择性和使用寿命。
26、写出转化率的定义式°
答:Xa = R应物A已转化的物质的量（mol）除以反应物A起始的物质的量（mol）乘以100%
27、何为空速？
答:空速在流动体系中，物料的流速除以催化剂的体积就是体积空速或质量空速，单位为s-lo 28、何为时空得率？
答:时空得率为每小时、每升催化剂所得产物的量该量虽然直观，但因与操作条件有关，因此不十分确切。
29、何为选择性？
s =所得目的产物的物质的量/已转化的某一关键反应物的物质的量X100%
从某种意义上讲，选择性比活性更为重要。
30、何为收率？
答:R =产物中某一类指定的物质总量小原料中对应于该类物质的总量xlOO%
31、何为单程收率？
答:丫 =生成目的产物的物质的量+起始反应物的物质的量xlOO%
单程收率也称得率，它与转化率和选择性有如下关系。Y=XxS
32、简述气-固相催化反应的历程和机理。（特别重要，需要画图，图在书上74页）
答:⑴起始原料通过边界层向催化剂表面的扩散。
⑵起始原料向孔的扩散（孔扩散）⑶孔内表面反应物的吸附
（4）催化剂表面的化学反应（5）催化剂表面产物的脱附
（6）离开孔产物的扩散（7）脱离催化剂通过边界层向气相的产物扩散
33、比较下列各实验反应器的优劣：
答:积分反应器、微分反应器和无梯度反应器。总之，无梯度道行器集中了积分反应器和微分反应器的优点。
34、催化剂颗粒的尺寸大小如何描述？
答:均匀球形颗粒的粒径就是球直径，非球形不规则颗粒粒径用各种测量技术测得的〃等效球直径〃，成型后粒团的非球型不规则粒径用“当量直径〃表示。
35、如何表示颗粒的粒径分布？填空题（直方图）
36、催化剂会受到哪些机械破坏？（了解）
答:首先，搬运时的磨损。第二，自由下落的冲击或沸腾床催化剂颗粒间的相互碰撞。第三, 发生化学变化而破碎。第四，床层的压力降。
37、何为杂碎强度？如何测定？
答:均匀施加压力到成型催化剂颗粒杂碎为止所承受的最大负荷称催化剂压碎强度。（M能出名词解释题）大粒径用单粒径，小粒径用堆积强度仪。
38、什么是催化剂中毒？
答:由于有害杂质（毒物）对催化剂的毒化作用，使活性、选择性或寿命降低的现象，称为催化剂中毒。
39、积碳和结焦是如何引起的？如何再生？
答:含碳杂质覆盖了活性表而，阻塞了孔道引起的。C+H2O = CO + H2
40、催化剂的比表面积指的是什么？（可能名词解释题）
答:催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和。单位量是m弛
41、如何定义催化剂密度？它们之间的相互关系是什么？（考的可能性比较大，详细看书上98页）
答:单位体积内所含催化剂的质量就是催化剂的密度，在实际密度测试中，由于所用或实测体积不同，就会得到不同含义的密度，催化剂的密度通常分三种，即堆密度、颗粒密度和真密度（公式看书98页）。
42、什么是催化剂的比孔容积和孔隙率？
答:⑴lg催化剂颗粒内所有孔的容积总和称为比孔容积。
（2）催化剂颗粒中孔的体积占催化剂颗粒体积的分数称为孔隙率。
43、如何开发工业催化剂？
答:选择制造技术路线与实验室研究3中试试验T建厂T投产
xp J xk 4/
建立成套分析评价方法工业试生产
44、剖析催化剂参考样品的最终目的是什么？
答：（1）通过化学分析和物理测试，推断催化剂参考样品的原料、配方、制备工艺及主要制备条件。（2）通过对催化活性、选择性、机械强度及其他性能的评价测试和表征，了解参考样品的基本性能特点，为开发催化剂提供比较基准。
45、*|吆是设备的放大效应？
答:随着催化剂制备规模由小试而中试，再由中试而工业大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来制品质量的品种:差异，称为设备的放大效应。
46、中型评价试验的目的是什么？
答:按实验室推茬的催化剂制造流程，确定将来这一流程中每一道工序所选用的化工设备，并取得建设催化剂制造厂所需的设计数据。
47、选择调变性助催化剂的原则是什么？
答:调变助催化剂能在一定范围内改变助催化剂的本征活性和选择性，强化主催化剂的优点, 客服其缺点。
48、选择结构助催化剂的原则是什么？
答：（1）要有较高的熔点，在使用条件下是稳定的，最好不易还原成金属。
（2）对于催化剂反应是情性的，否则就可能改变催化剂活性或选择性。
（3）结构助催化剂应不与活性助分发生化学变化。
49、选择载体要考虑什么因素？（填空题）
答:化学方面和物理方面。
50、装填催化剂有何要求？
答:保持床层断向的阻力降均匀。装填前，装填中，装填后（了解）。
51、催化剂为什么饨化？（了解）
答:钝化是活化的逆操作。处于活化态的金属催化剂，在停车卸出前，有时需要进行钝化，否则可能因卸出催化剂突然接触空气而氧化，剧烈升温，引起异常升温或燃烧爆炸。
52、催化剂失活的原因是什么？
答:主要是玷污、烧结、积碳、组分流失和中毒等。
53、何为催化剂中毒？
答:催化剂中毒指原料中极微量的杂质导致催化剂活性迅速下降的想象。事实上，极少量的毒物可以使整个催化剂活性完全丧失，这说明催化剂表面存在活性中心，而这些中心对整个催化剂来说只占一部分表而积。工业催化剂在使用中有时会出现活性突然下降的现象，这通常是由于催化剂已发生了中毒。
54、如何除去积碳? （了解）
答:催化剂轻松积碳时，可采用还原性气氛下蒸汽烧炭的方法。C + H2O = CO + H2
55、选择和优化催化剂形状尺寸的目的是什么？
答:催化剂形状尺寸的选择和优化，其目的在于优化催化剂操作、提高转化活性、降低固定床阻力、改善传热。
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1、1976年国际纯粹及应用化学协会分布的催化作用的定义是什么？要求深刻理解其含义。答:催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。 2、什么是催化剂的基本特征？ 答:(1)催化剂能加速化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。 (2)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。 (3)催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 (4)催化剂只能改变化学反应的速率，催化剂只能改变(或接近)这一极限所需要的时间，而不能改变这一极限的大小。 (5)催化剂不改变化学平衡，意味对正方向有效的催化剂，对反方向也有效。(对于任一可逆反应，催化剂既能正反应，也能同样程度地加速逆反应，这样才能使其化学平衡常数保持不变，因此某催化剂如果是某可逆反应的正反应的催化剂，必然也是其逆反应的催化剂。) (6)寿命(催化剂的使用期限是有限的)。 3、根据聚集状态，如何对催化剂进行分类？答:(气体)、(液体)、(固体)。 4、按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类？ 答:多相固体催化剂、均相催化剂和酶催化剂三类。 5、主催化剂的定义是什么？ 答:主催化剂是起催化作用的根本性物质。没有它，就不存在催化作用。 6、共催化剂的定义是什么？ 答:共催化剂是和主催化剂同时起作用的组分。 7、助催化剂的定义是什么？ 答:助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性机械强度和寿命等性能的组分。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，即可明显达到催化剂性能的目的。 8、助催化剂可分为哪几类？ 答:(1)结构助催化剂(2)电子助催化剂(3)晶格缺陷助催化剂。 9、载体的定义是什么？(了解) 答:载体是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，有时还能担当共催化剂或助催化剂角色载体是活性组分的分散剂、胶粘剂或支载物。 10、催化剂为什么具有催化剂活性？ 答:是由于催化剂能降低化学反应的活化能；而它之所以能够降低活化能，则又是由于催化剂的存在下，改变了非催化剂反应的历程。 11、写出沉淀法的一般操作步骤。 答:沉淀法的一般操作是在搅拌的情况下把碱性物质(沉淀剂)加入金属盐类的水溶液中，再将生成的沉淀物洗涤、过滤、干燥和焙烧，制造出所需的催化剂粉末状前驱物。 12、单组分沉淀法用途是什么？(了解) 答:可以用来制备非贵金属的单组分催化剂或载体。 13、共沉淀法的用途是什么？ 答:常用来制备高含量的多组分催化剂或催化剂载体。 14、选择沉淀剂有何原则？ 答:(1)使用易分解挥发的沉淀剂。(2)沉淀物必须便于过滤和洗涤。(3)沉淀剂的溶解度要大，溶解度大的沉淀剂，可能被沉淀物吸附的量较少，洗涤脱除残余沉淀剂等也较快。(4)沉淀物的溶解度应很小，沉淀反应愈完全，原料消耗愈少。(5)沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
催化剂总结
《现代生物工程技术导论》课程论文 论文名称：催化剂的作用机理的探究,制备和前景 姓名：熊威 学号： 0910440219 专业：化工 班级： 09-2 指导老师：张玉秀 完成时间： 2012.10.15
一.思路来源： 1.催化剂的重要性：催化剂的加入，能按人的意愿控制反应的快慢，产物的生成和反应的终点，因此可以提高效率效益，节约能源，保护环境，对可持续发展有着战略意义。 2.催化剂的制备特点：由于反应的多样性和催化剂的专一性，目前我所能知道的催化剂的制备工艺很复杂，表现在（1）反应多样性决定催化剂的分类：均相催化剂均相催化剂有酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物催化剂。多相催化剂多相催化剂有固体酸催化剂、有机碱催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、络合物催化剂、稀土催化剂、分子筛催化剂、生物催化剂、纳米催化剂等。生物催化剂生物催化剂主要就是一些生物酶如α-淀粉酶、纤维素酶等。（2）制备方法：机械混合法沉淀法浸渍法喷雾蒸干法热熔融法浸溶法离子交换法和发展中的新方法此处可以想见各种催化剂的分类与反应物和生成物的物态和条件有关，不明白的是，各种方法细节关注那些物理和化学性质，各个浅谈。 机械混合法 将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造，是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中，同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结，形成均匀直径的球体，此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂，是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混
1第一章工业催化剂概述
第一章工业催化剂概述 1.催化剂在经济上的地位和作用 2.催化工业的形成和发展 3.催化剂市场 4.若干术语和基本概念 1.催化剂在经济上的地位和作用 A．催化剂是化学工业的基石。据统计，现有90%以上的化工过程是采用催化剂进行生产的。借助于催化剂生产的产品总值在全世界工业生产总值中约占18%，仅低于机械产品的总值。 B．提高社会生产水平(合成氨、合成材料、生物化工) 合成氨：亚洲在世界上的产量最高，其中，中国是第一大生产和消费国； 合成材料：树脂，塑料；合成纤维；合成橡胶； 树脂，塑料；产量最大的通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯；热塑性树脂，塑料总产量已与赶超钢铁的产量。 生物化工：酶化工，最古老的化学工业，酿酒、制药，（Only，Cobbut，青霉素） 生物汽油：发酵法生产乙醇，掺入汽油约10％； 生物柴油：大豆油、蓖麻油等掺入柴油中。 C．扩大资源利用范围（C1化工、煤、石油）
C1：含一个碳的小分子；可生产合成燃料（F-T合成）；生产三烯（乙烯，丙烯，丁二烯）；生产三苯（苯、甲苯、二甲苯）；构成化学物质的使用循环。 煤：传统用处，燃料，化工原料（汽化干馏得到，成本高，不纯）；现石油危机，重提化工利用，汽化，液化等。 石油：催化裂化，重要的行业革新；催化重整，开辟制苯途径；60年代，全面取代煤。 燃料添加剂：四乙基铅、甲基叔丁基醚、二甲醚。 D．提取制造重要物质（精细化工） 精细化工产品：批量小，附加值高，技术含量高，针对性强。 催化剂本身是一种精细化工产品； E．满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防） 2.催化工业的形成和发展 A. 二十世纪以前（萌芽时期）；最早工业化催化剂：硫酸催化剂：NO2 SO2 SO3 Cat：NO2 后1879年用Pt催化剂，现用V2O5-K2SO4/硅藻土 B. 二十世纪初（奠基时期） 1913年：合成氨Fe Cat； 15年：氨氧化制硝酸Pt网Cat； C. 二十世纪初30～60年代（大发展时期） 36年：催化裂化催化剂：SiO2-Al2O3； 38年：Ficher-Tropsch合成，Fe,Co,Ni催化剂； 49年：催化重整催化剂：Pt-Re/Al2O3； 53年：乙烯聚合催化剂：Ziggler-Natte TiCl4-Al(C2H5)3 60年代：均相络合催化剂；分子筛催化剂。 D. 二十世纪初70年代以后（成熟时期） 78年：甲醇制汽油，甲醇芳构化，ZSM-5分子筛； 甲醇羰基化RhI2(CO)2；
化工导论练习题+知识点
《化工导论》习题 第1章化工概述 1、请解释“化工”的含义，包括哪些内容？ 化学工业，化学工程和工艺的总称或其单一部分都可称为化工 2、请说明“化学工程”与“化学工艺”的关系。 两者相辅相成，密不可分 3、请说明“化学”与“化工”的区别与关系。 化学学科属于理科，化工学科属于工科 4、请举例说明化工在国民经济中起什么作用。 化学与农业：化肥，农药，农膜；化学与医药：化学合成制药，生物制药，中药制药；化学与能源；煤，燃料，天然气；化学与国防：火药，导弹，原子弹，人造卫星，核潜艇：化学与人类生活：衣食住行 5、请列举5个古代化学加工方法。 酿酒，染色，制陶，制药，火药 6、请简要说明世界近代化学工业的状况。 无机化学工业已经形成一个完整的酸碱氯体系，煤化工趋于成熟带的有机化学工业发展，炼油工业已有一定规模，但只应用于燃料未与化工联系，高分子染料医药有所发展，但其规模尚小 7、请简要说明世界现代化学工业的状况。 20世纪化学工业飞速发时期，60年代是化学工业真正成为大规模生产主要阶段，合成氨和石油化工得到飞速发展，高分子化工品种基本配齐形成大规模化，精细化工逐渐兴起，精细率成为新的化学工业发展标志。 8、我国化学工业的三位先驱人物是谁，他们有何贡献？ 范旭东：1914年与天津塘沽集资创办久大精盐股份有限公司，1917年创办永利制碱公司，1926年生产高质量三角牌纯碱 侯德榜：1921年在永利制碱厂担任技术员生产出优质碱，，用英文撰写“ 纯碱制造”1933年在纽约出版产生深远影响 吴蕴初：1923年创办天厨味精厂，1929年创办天原电化厂生产盐酸烧碱漂白粉，1934年创办天利氮气生产厂 第2章化工的科学基础 1、请描述化学工程的产生和发展历程。 形成阶段：19世纪末至20世纪30年代提出并发展单元操作 发展阶段：20世纪40年代至60年代各个二级学科相继问世 拓宽阶段：20世纪70,80年代后形成的新的交叉学科发展领域
《催化材料及催化剂工程》教学大纲
《催化材料及催化剂工程a》教学大纲 课程编号：1032650 总学时：32H（理论教学32H） 学分：2 基本面向：生物工程、制药工程、化学工程与工艺专业 一、本课程的目的、性质及任务 本课程属工程学科，是化工类及相近专业的选修课。 通过本课程的学习使同学们系统地掌握工业催化剂的基本概念、基本制造方法、性能的评价、测试和表征手段，了解工业催化剂的开发过程、制备设计和操作设计，为学生今后的科研和开发打下良好的基础。 二、本课程的基本要求 1、掌握工业催化剂的基本概念、基本制造方法、性能的评价、测试和表征手段； 2、了解工业催化剂的开发过程、制备设计和操作设计。 三、本课程与其它课程的关系 先修课程：《物理化学》、《有机化学》、《无机化学》、《化工原理》等。 四、本课程的教学内容 第一章工业催化剂概述 （一）催化剂在国计民生中的作用 （二）催化若干术语和基本概念 第二章工业催化剂的制造方法 （一）沉淀法、浸渍法、混合法、热融融法、离子交换法 （二）催化剂的成型 （三）典型工业催化剂制备方法实例 （四）固体催化剂制备方法的新进展 第三章催化剂性能的评价、测试和表征 （一）概述 （二）活性评价和动力学研究 （三）催化剂的宏观物理性质测定
（四）催化剂微观（本体）性质的测定和表征 第四章工业催化剂的开发 （一）概述 （二）实验室工作 （三）扩大实验 （四）新型催化剂的工业生产、试用和换代开发 第五章工业催化剂的制备设计 （一）催化剂及其设计的理论概观 （二）催化剂设计的一般程序 （三）组分设计与验证性筛选 （四）热力学分析与反应通道的设计 （五）化学反应的机理研究与催化剂设计 （六）催化剂原材料的选择 （七）电子计算机辅助催化剂制备设计 第六章工业催化剂的操作设计 （一）操作设计概念 （二）一般操作经验 （三）使用技术中的若干选择与优化问题 （四）电子计算机辅助催化剂操作设计 五、学时分配 本课程采用课堂教学，提倡启发式、讨论式教学组织实施，以充分调动学生的主观能动
课程名称：催化剂设计与制备工艺
课程名称：催化剂设计与制备工艺 一、课程编码： 课内学时：32学分：2 二、适用专业：工业催化，应用化学，生物化工，化学工程，化学工艺以及其他相关专业。 三、先修课程：物理化学，胶体表面化学等。 四、教学目的： 通过本课程的学习，使研究生： 1、掌握各类催化剂性能评价和测试方法； 2、掌握各类催化剂的催化作用； 3、掌握工业催化剂的制备方法； 4、能够分析催化反应体系中催化剂各组分与催化性能关系； 5、利用催化知识，针对特定催化反应过程进行催化剂设计。 五、教学方式： 课堂讲授，学生查阅相关文献，材料自学与课堂讨论。 六、教学主要内容及对学生的要求： 1概论4学时 1.1催化、工业与环境 1.2催化剂和催化反应 1.3催化的基本特征和本质 1.4催化反应发生的条件和方式 1.5催化相关概念与术语 2各类催化剂的催化作用10学时 2.1酸碱催化剂的催化作用 2.2金属催化剂的催化作用 2.3金属配合物催化剂的催化作用 2.4分子筛的催化作用 2.5金属氧化物催化剂的催化作用 2.6酶的催化作用 3催化剂的宏观结构2学时 3.1催化剂的表面积 3.2催化剂的孔结构 4催化剂性能的评价与测试方法6学时 4.1催化剂活性评价及其测定 4.2催化剂比表面积的测定 4.3催化剂孔结构的测定 4.4催化剂机械强度、抗毒性定性及其寿命的测定和评价 4.5近代分析技术在催化剂研究中的应用 5工业催化剂开发与设计2学时 5.1工业催化剂的开发 5.2工业催化剂的制备设计 6工业催化剂的制备原理4学时 6.1沉淀法
6.3浸渍法 6.4离子交换法 6.5共混合法 6.6溶胶凝胶法 6.7热熔融法 6.8酶的分离提纯方法 6.9固体催化剂的成型 6.10于燥与焙烧 7催化剂的制备技术新进展4学时七、参考书及学生必读参考资料： 参考书： 1、许越.催化剂设计与制备工艺,北京:化学工业出版社,2003 2、储伟.催化剂工程,成都:四川大学出版社,2006 必读参考资料： 1、王尚弟.催化剂工程导论,北京:化学工业出版社,2006 2、韩维屏,等著.催化化学导论,科学出版社,2003 3、吴越.催化化学.北京:科学出版社,1998 八、大纲撰写人：冯彩虹
催化剂工程导论
什么是纳米材料？ 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料 按维度尺寸大小的范围分为 ①0维 原子团簇 ②1维 纳米线 ③2维 薄膜 ④3维 纳米块 按形体分：①粉体材料②晶体材料③薄膜材料 效应：①尺寸效应 ②星子效应 ③界面效应 ④体积效应 纳米材料的制备 气相高温裂解法 喷雾转化法 化学合成法 ①气相合成SiH 4??→?C o 100↓Si +2H 2 ②凝聚相合成（溶胶—凝聚体） 催化剂是影响化学反应的重要媒介物，是开发许多化工产品的关键。以生产化工产品为目的的化学工业，是一个高技术、多品种的复杂产业。工业催化剂是小产量而高附加值的特殊精细化学品。专用化学品一般指专用性质较强，能满足用户对产品性能要求、采用较高技术和中小型规模生产的高附加值化学品或合成材料；而精细化学品，一般指专用性不甚强的高附加值化学品。 催化剂：催化剂是一种能够改变化学反应的速度，而它本身又不参与最终产物的物质。 催化剂的基本特性：1.催化剂能加快化学反应速度，但它本身并不进入化学反应的计量 2.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 3.催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应 4.催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置 5.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 催化剂的分类 （1）根据聚集状态的分类：分为气体、液体和固体（2）根据化学键的分类：金属键、离子键、配位键、等极键（3）按元素周期律的分类：主族元素和过渡元素（4）按催化剂组成及其使用功能的分类（5）按工艺与工程特点分类：多相固体催化剂、均相配合物催化剂和酶催化剂 主催化剂：是起催化作用的根本性物质 共催化剂：能和主催化剂同时起作用的部分 助催化剂：是催化剂中具有提高助催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性，机械强度和寿命等性能的组分。助催化剂可细分为：1、结构助催化剂2、电子助催化剂3、晶格缺陷助催化剂。 载体：是固体催化剂所特有的部分，起增大表面积、提高耐热性和机械强度的作用，有时还能多少担当共催化剂或助催化剂的角色。 固体催化剂在化学组成方面，大多数由主催化剂、助催化剂以及载体这三大部分组成 催化剂的几种制造方法：沉淀法、浸渍法、混合法、离子交换法以及热熔融法。 沉淀法的一般操作是在搅拌的情况下把碱类物质（沉淀剂）加入金属盐类的水溶液中，再将生成的沉淀物洗涤、过滤、干燥和焙烧，制造出所需要的催化剂前驱物。 沉淀法的分类：单组份沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、浸渍沉淀法、导晶沉淀法、超均匀共沉淀法。 一般而言，沉淀法的操作流程较长，包括溶解、沉淀、洗涤、干燥、焙烧等各步。 选择沉淀剂是的原则：1、尽可能使用易分解挥发的沉淀剂2、形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤3、沉淀剂的溶解度要大4、沉淀物的溶解度应很小5、沉淀剂必须无毒，不应造成
催化剂工程导论复的习题库
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。 选择性--选择性=(所得目的产物的物质的量/已转化的某一关键反应物的物质的量)×100%。 收率--收率=(产物中某一类指定的物质总量/原料中对应于该类物质的总量)×100%。 单程收率(得率)：单程收率(得率)=(生成目的产物的质量的量/起始反应物的物质的量)×100%。 比表面积--单位质量催化剂多孔物质内外表面积的综合，简称比表面，单位为m2/g。 二、填空 催化剂是化学工业的基石。 当催化剂与反应物形成均一相时，这种催化反应称为均相反应。 催化剂和反应物均为气体时成为气相均相催化反应。 催化剂与反应物均为液相时则称为液相均相反应。 催化剂和反应物均为处于不同相时，反应称为多相催化反应。
催化剂评价-高径比关系(仅供参考)
催化剂评价实验——高径比对催化剂活性影响相关资料 一、 化学与催化反应工程 李绍芬 第14章 实验室反应器及实验数据处理 14.1 实验室反应器的类型 14.1.1 固定床反应器 使用积分反应器或微分反应器来测定反应速率时，需保证反应物料在床层中呈活塞流，及不存在轴向及径向扩散。要做到这一点，床层高度L 与催化剂颗粒直径d p 的比值 p d L 必须足够大，经验证明，当p d L ≥150时，积分反应器内保证能达到活塞流。 催化剂颗粒直径与床层直径d r 之比r p d d 亦甚重要，此值越小，则 径向传热量越大。实践中推荐使用的 r p d d 在1/6到1/10之间。r p d d 值不 但影响径向传热及传质，同时影响到径向流速分布及流体是否会发生短路现象。 r p d d 值过大，流体分布不匀则是存在的。从动力学研究的 角度看，催化剂颗粒大小的选定，取决于内扩散影响是否已消除，d p 决定后，便可根据上述 r p d d 值范围确定床层直径d r 。 实际操作中，对于气固相催化反应而言，雷诺数Re = d p ·u·ρ/μ（其中u 流体线速，ρ流体密度，μ流体粘度）需要保证大于30，以使物料流动具有湍流的性质，另一方面又可保证径向流速分布均匀。此外，
催化剂的装填必须十分小心，做到充填均匀。否则易于产生沟流及偏流等现象，影响测定的准确性。 二、 催化剂工程导论 王尚弟 孙俊全 第三章 催化剂性能的评价、测定和表征 第二节 活性评价和动力学研究 四 评价与动力学试验的流程和方法 二预实验 用流动法测定催化剂的活性，或者研究催化反应的动力学，首先都必须考虑气体在反应器中的流动状况和扩散效应，才能得到活性和动力学数据的正确数值。……，关键问题在于确定最适宜的催化剂粒径和最适宜的气体流速这两项基本数据。……，其中为了消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径d r 和催化剂颗粒直径d g 之比应为6＜ g r d d ＜12。……根据大量实践经验，一般要求沿反应管横截面能并排安放6-12粒催化剂颗粒，催化剂层高度应超过直径2.5-3倍。例如若反应器直径为8 mm 时，催化剂颗粒直径为1 mm ，高度为30 mm 。 三、 工业催化 黄仲涛 第五章工业催化剂的活性评价与宏观物性的表征 第二节 催化剂活性的测定 一． 影响催化剂活性测定的因素 1. 催化剂颗粒直径与反应管直径的关系 反应管直径d r 和催化剂颗粒直径d g 之比应为：