工业催化教材.docx

PAGE \* MERGEFORMAT11 工业催化总结 第二章 催化作用与催化剂 1.提高反应速度的手段： 加热的方法 光化学方法 电化学方法 催化方法 2.什么是催化剂，催化作用： 催化剂是一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，并不被明显消耗的物质。催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。 3. 催化作用的四个基本特征是什么？? ⑴催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应（在开发一种新的化学反应的催化剂时，首先要对该反应体系进行热力学分析，看在给定的条件下是否属于热力学上可行的反应）。 ⑵催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置(平衡常数)，且催化剂可同时加速正逆反应（化学平衡是由热力学决定的 ?G0＝—RT1nKP ，其中KP为反应的平??常数，?G0是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关，催化剂的存在不影响?G0值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点）。；? ⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。 ?⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。 4.催化剂几个重要的性能指标 选择性 稳定性 活性 5.活性的几种表示方法 转化率 时空产率（指在一定条件（温度、压力、进料组成、空速）下，单位时间内，使用单位体积V或单位质量的催化剂所能得到目的产物的量（摩尔数NB、或质量）来表示，如下式：Y= NB／（V · t）） 转换频率 单位时间内每个活性中心转化的分子数。 反应速率 比活性 6.工业催化剂的要求及组成 1. 活性2. 选择性3.稳定性与使用寿命4.外形5.抗压碎强度6.导热性与比热7.再生性能8.可重复性 组成：主催化剂-活性组分 助催化剂 载体（①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用）。 7.催化剂分类 金属催化剂（Ni,Fe, Cu, Pt, Pd…等过渡金属或贵金属.) 金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂(多为半导体) TiO2、 La2O3、CeO2、MoO3、 MoS等 酸碱催化剂（ SiO2-A12O3、WO3/ZrO2、各类分子筛等 ） 金属配合物催化剂（MLn) 双功能催化剂（Pt/SiO2-A12O3； Pt（Pd)/分子筛；MgO-SiO2 ） 第三章 吸附作用与多相催化 1.基本定义 吸附：在一定条件下，一种物质的分子，原子或离子，能自动的附着在某固体表面的现象，或者说，在任意两相界面层中，某物质的浓度能自发的发生变化的现象。 吸附剂：具有吸附能力的物质。 吸附质：被吸附的物质。 吸附过程：当固体表面上气体的浓度，由于吸附作用而由小变大时，这一过程为吸附过程，反之为脱附过程。 吸附平衡：当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时，固体表面气体浓度恒定的状态。 等温（等压）吸附：在恒温（恒压）下进行的吸附，吸附量与平衡压力（温度）关系的曲线称为吸附等压（等温）线。 吸附中心：通常吸附发生在吸附剂表面的某些部位，称为吸附中心。 吸附态：吸附质在固体表面上吸附后存在的状态称为吸附态。 表面吸附络合物：吸附中心与吸附态共同构成表面吸附络合物。 2.吸附产生的原因 固体表面受到指向内部的拉力，从而使吉布斯自由能升高，固体又不能像液体通过收缩降低自由能，固体可利用表面的剩余力从周围介质中捕获物质粒子，使得这种不平衡力得到补偿，从而降低自由能。 化学吸附产生的原因 吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附 HYPERLINK /search?word=%E5%8C%96%E5%AD%A6%E9%94%AEfr=qb_search_expie=utf8 \t _blank 化学键的吸附。由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附 HYPERLINK /search?word=%E5%8C%96%E5%AD%A6%E9%94%AEfr=qb_search_expie=utf8 \t _blank 化学键的吸附作用。 产生真实吸附的原因 1、表面不均匀 表面各处的组成、结构和周围的环境不同，并存在棱、边、角及各类缺陷等，引起各吸附中心的能量不同，对吸附分子的作用力不同。 2、吸附分子的相互作用 吸附在表面上的物种对未吸附分子