催化原理概论.ppt

氧化还原型催化反应的特点： 在催化剂和反应物分子间发生单个电子的转移（即氧化－还原作用），从而形成活性物种（自由基物种），在反应过程中涉及催化剂元素的价态变化。（自由基型反应机理） 所用催化剂多数为金属、金属氧化物、金属硫化物，如镍、铂、氧化钒、氧化铬、硫化钼等。它们多数是过渡元素及其化合物，具有催化加氢、脱氢、氧化等反应的功能。 配位催化反应的特点: 反应物分子与催化剂间的配位作用而使反应物活化，如：?-? 络合。所用的催化剂称配位催化剂。 § 3-3 催化剂的分类 可按来源、材质、功能、使用领域进行分类 按来源分类。 可分为生物催化剂和非生物催化剂。大多数工业催化剂为非生物催化剂。 按材质分类: 金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、酸碱催化剂和配位催化剂等。 按功能分类。按所催化的反应过程来分类，例如用于加氢的催化剂称为加氢催化剂。 按使用领域分类。可分为石油化工催化剂、石油炼制催化剂、无机化工催化剂、环境保护催化剂等。 §4 催化研究中最常用的术语 (1) 活性(Activity)：指催化剂使反应达到化学平衡的速率。 活性的表示方法很多。 给定温度下原料的转化率 给定转化率下所需要的反应温度 起燃温度（T50） 完成给定的转化率所需要的空速 给定条件下目的产物的时空收率（STY） 一定条件下（温度、压力、原料组成、空速）单位时间内，单位体积或单位质量的催化剂所得产物得量 比活性 取决与催化剂的化学组成和结构 催化剂单位表面积所对应的活性 α＝k/S k：催化反应速率常数 S：表面积或活性表面积 转化数（turnover number）或转化频率： 指单位时间内，每个活性中心上转化了的分子数。转化数是压力温度和组成的函数。 §4 催化研究中最常用的术语（2） 选择性(Selectivity)： 所消耗的反应物中转化为产物的分率 目的产物占总产物的百分数 A+B----C------D Y（收率）％＝选择性×转化率 §4 催化研究中最常用的术语（3） 稳定性(Stability)： 指活性和选择性随时间变化的情况 热稳定性 化学稳定性 机械强度稳定性 催化剂的寿命 催化剂的活性和选择性能够达到一定水平时的使用时间 催化剂的失活： 催化剂散失了原有的活性。催化剂在实际应用中不可能保持永久的活性，在使用过程中某些化学或物理作用破坏了催化剂表面固有的结构和组成。 高温 ? 烧结，再结晶，改变了催化剂的表面结构 杂质? 吸附在催化剂活性点上，中毒。 产物，副产物 ? 覆盖了活性中心。如结碳等 催化剂再生 * 催化原理Principle of Catalysis 主要内容 概 论 吸附作用 催化剂某些宏观结构参量的表征 多相催化反应动力学 金属/金属氧化物的催化作用及相关的反应 固体酸催化剂与催化裂解 过渡金属配合物催化剂及相关的催化过程 其它 主要参考书 《催化化学》上、下册 吴越，科学出版社，1998 《催化化学导论》 韩维屏，科学出版社，2003 《催化原理》 黄开辉，万惠霖，科学出版社，1983 《工业催化原理》 李玉敏，天津大学出版社，1992 《匀相催化与多相催化入门―未来的催化化学》 干鲷真信，市川胜等，宇航出版社，1990 《Catalytic Chemistry》， B.C.Gates， 1991 《Studies in Surface Science and Catalysis----An Integrated Approach to Homogeneous，Heterogeneous and Industrial Catalysis 》 V79, 1993 《催化作用基础》第二版, 李荣生等，科学出版社 ，1990 《催化作用原理导论》， 邓景发，吉林科学技术出版社，1984 《工业催化》 黄仲涛，化学工业出版社，1994 主要参考书 第一章 概 论 §1 催化作用与催化剂 §2 催化作用原理 §3 催化剂与催化反应的分类 §4 催化研究中最常用的术语 §1 催化作用与催化剂 §1-1 催化剂的发展与定义 §1-2 催化作用的基本特征 §1-3 催化的重要性 §1-1 催化剂的发展与定义 1781年(帕尔明蒂): 稀酸参加下的淀粉转化为糖. 1783年(普里斯特林): 在粘土上的醇的脱水. 1797年(舍莱): 稀酸参与下的乙酸乙酯的皂化反应. 1817年(Davy): 加热铂丝可促进煤气、烃类的氧化. 1822年(Dobereiner): Au，Ag，Pt使H2+O2?H2O. 1834年(Mitscherlich