工业催化_复习资料.docx

第二章:催化剂催化剂:一种物质，能够加速反映的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。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。催化剂的基本特性：（1）只加速热力学可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。2）只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）(3)对反应具有选择性（4）催化剂的寿命。催化剂好差的评价（价值）：重要性顺序：选择性＞寿命＞活性工业催化剂着重考虑的问题：（1）活性(包括选择性)（2）稳定性（3）流体流动性（4）机械性质多组分催化剂的成分：活性组分（2）载体（3）助催化剂助催化剂：包括电子型催化剂，结构性催化剂。助催化剂是加入到催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助成分，其本身没有活性或活性很小，但把它加入到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成，化学结构，离子价态，酸碱性，晶格结构，表面构造，孔结构，分散状态，机械强度等，从而提高催化剂的活性，选择性，稳定性和寿命。助催化剂的作用：促进活性组分的功能，促进载体的功能。载体的功能：1.提高有效的和适宜的孔结构。2.增强催化剂的机械强度 3.改善催化剂的传导性4.减少活性组分的含量5.载体提供附加的活性中心6.活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。溢流现象：固体催化剂表面的活性中心经吸附产生出一种离子的或自由基的活性物种，他们迁移到其他活性中心上的现象。对工业催化剂的要求：活性，选择性和稳定性或者说寿命。X(转化率)=已转化的制定反应物的量/制定反应物进料的量S（选择性）=转化成目的产物的指定反应物的量/已转化的指定反应物的量Y（产率）=转化成目的产物的指定反应物的量/指定反应物进料的量工业催化剂的稳定性：包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性看29页图2-5思考题1. 什么是催化剂、催化作用及催化反应的补偿效应。【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。补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上，研究一个给定的催化反应时，用Arrhenius方程表示反应速率常数时，不同催化剂的指前因子A和活化能E是以彼此补偿的方式变化的，导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数（或反应速率）为恒值。】2. 催化剂的基本特性有哪些？【（1）只加速热力学可行的反应；（2）催化剂不影响平衡常数；(3)k正与k逆相同倍数增加（4）改变反应历程；（5）降低了反应活化能。】3. 催化剂的组分大体有哪些，各有什么作用。【1）活性组分（2）载体（3）助催化剂。其作用……】4. 催化剂按反应体系的分类有哪些，有什么特点。【1．按催化反应体系物象的均一性分类：（1）均相催化（2）多相催化 (3)酶催化。2.按催化剂的作用机理分类：（1）氧化还原（2）酸碱催化（3）配位催化。3.按催化反应类别分类：（见课本39页）。按均一性分类的各种催化的特点：（1）均相催化——反应机理易于研究，但工业化难，催化剂的回收也难。（2）多相催化—— 催化剂与反应物有相界隔开，易于工业化，但难于确定反应机理。(3)酶催化——兼有均相催化和多相催化的特点，活性和选择性都很高。】5. Arrhenius方程及表达含义。【，其意义即是补偿效应】6. 怎样估量催化剂的价值。【(1)活性 (2)选择性(3)寿命 (4)价格 (5)稳定性。重要性顺序：选择性＞寿命＞活性】 第三章吸附作用与多相催化多相催化的反应步骤：1.反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散2.反应物分子在催化剂内表面上吸附3.吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应4反应物自催化剂内表面脱附5.反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去外扩散：在反应条件下，催化剂颗粒周围由反应物分子、产物分子和稀释剂分子等混合物组分形成一稳定的层流层，一反应物分子必须穿过此层流层才能到达催化剂颗粒的外表面。如何消除外扩散？(待补充)内扩散包括：容积扩散、努森扩散、构型扩散内扩散与什么有关？(待补充)由于催化反应经受着内外扩散的限制，常使观测到的反应速率较之催化剂本征的反应速率要低。效率因子=观测的反应速率/本征反应速率1化学吸附借助于化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的传统规律，具有选择性特征，吸附热大，一般不可逆。化学吸附的发生需要活化能。表面反应（了解） 一般关联催化反应速率与吸附强度的曲线，呈现“火山型”产物的脱附脱附是吸附的逆过程。吸附等温线是重点（详看44页45页46页上部分）：1.简单的Langmuir吸附等温线，是一种理想的化学吸附模型。该模型认定：吸附剂表面是均匀的；吸附的分子之间无相互作用