催化原理第一章.ppt

第一章 基本概念 § 1-1 催化作用与催化剂 § 1-2 催化反应的分类 § 1-3 催化剂性能评价指标 实例分析 催化是一种知识，是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。 § 1-1 催化作用与催化剂 表1. 一些甲烷转化反应的?G0（kJ/mol） Michel Boudart Prof. Boudart is contributing to the advancement of chemical kinetics in catalytic science and technology. A founder of Catalytica, Inc., a company led by one of his Stanford Ph.D. students, he is interested in advising students on industrial career opportunities. He is the Director of the Industrial Affiliates Program in the Departments of Chemistry and Chemical Engineering. He is a member of the National Academy of Sciences and of the National Academy of Engineering of the USA Michel Boudart: (Nature,1994) A catalyst is a substance that brings about a chemical reaction by providing a cyclic path along which reactants become products, while the catalyst is recovered at the end of the cycle. § 1-2 催化反应的分类 § 1-3 催化剂性能评价指标 原子经济性 Atom Economy =　　　　　　　　　　　 “原子经济”反应代表了绿色化学的理想：去实现一个（或一组）百分之百转化(为目的产物)并百分之百完成的反应。这里的两个百分之百，我们化学家称之为选择性和转化率。对于一个百分之百转化并百分之百完成的反应，原料是否有毒有害已变得无关紧要，因为从化学的角度看，这样的反应必定是“零排放”的，剩下的问题只是从工艺和工程上保证该反应百分之百的实现。 ⑹歧化反应 ＋ ⑺聚合反应 ⑻ 水解反应 使用催化剂：主族元素的氧化物，具有一定酸碱性的盐类等 酸：给出质子或接受电子对的物质。如：BF3 碱：接受质子或给出电子对的物质。如：NH3 其中： 给出质子－－－Br?nsted酸 接受电子对－－Lewis酸 接受质子－－－Br?nsted碱 给出电子对－－Lewis碱 B酸 B碱 B碱 B酸 L酸 L碱 络合物 H+ H+ 3.配位催化（络合催化） 催化剂与反应物发生配位作用而使后者活化 使用催化剂：有机过渡金属化合物 均相络合催化 非均相络合催化 划分意义： ⑴试探 例如：Ni催化剂 不饱和脂肪加氢 苯加氢 ⑵ 比较不同类型反应的相异点 金属氧化物 脱氢催化剂 部分氧化催化剂 活性 选择性(Selectivity) 稳定性(Stability)或者说寿命 一.活性 1.含义：指催化剂影响反应进程变化的程度。 活性是判断催化剂性能好坏的重要的标志 2.活性位（Active Site） 通常所说的催化剂实际都是指催化剂前体(precursor), 反应中真正起作用的活性组分/中心才是真正的催化剂, 但大多数情况下这些活性组分/中心极不容易表述。催化剂的活性位随不同的催化剂而异，可以是一个质子、配位络合物、表面原子簇、蛋白质上的胶束囊。一般以“ * ”表示。 3.表达方式 ⑴反应速率 ——适用于催化反应动力学的研究 在指定条件下（压力，温度），一定量催化剂上的反应速率。 反应速率↑ 活性↑ ⑵转化率 反应物通过催化剂反应器后发生转化的