2催化与界面科学基本原理.ppt

金属催化剂一般为过渡金属元素或贵金属元素。过渡金属元素常用于催化还原反应,如Ni,Fe等;贵金属（Pd, Pt, Ag）常用作氧化反应催化剂,但Pd和Pt也是常见的催化加氢反应催化剂。 ⑷ 金属有机化合物催化剂 此类催化剂为金属有机络合物,络合物中心离子和配体均对催化性能有影响. 除以上分类外,也有从电子理论考虑,将催化剂分为导体催化剂,半导体催化剂和绝缘体催化剂三大类. 1.4 催化剂组成 固体催化剂多由催化活性组分，催化助剂，载体三部分组成。也可由催化活性组分或活性组分和催化助剂组成 催化活性组分为起催化作用的主要组分。它可以是单一组分，也可以是多组分复合物。即使是催化活性组分也并非是所有部分都参加催化反应，只有活性组分表面上某些部位起到催化作用，这些部位称为催化活性中心。固体催化剂表面是不均匀的，表面上不同部位的原子具有不同的催化性能，在很多情况下，催化活性中心位于催化剂晶格缺陷，晶粒的角、边或面上。位于不同位置的中心往往具有不同的催化剂的活性和选择性。催化剂的活性中心也具有多样性: 可以是固体催化剂微晶上的原子、原子团、原子簇、离子或离子缺陷等等。对固体催化剂的研究归根到底是认识和了解催化剂活性中心的本质，但这方面的工作是难度也是相当大的。 催化助剂本身没有活性或活性很低，少量催化助剂加到催化剂中之后与活性组分产生作用，可以显著改善催化剂活性和选择性。如乙烯氧化为环氧乙烷的银催化剂，常加入CaO和BaO为助剂。苯加氢的铜催化剂加入Ni为助剂。水煤气变换催化剂Fe3O4中需加入Cr2O3和K2O为助剂 催化剂助剂可以分为结构型助剂和电子型助剂，结构型助剂对催化剂的晶体结构、表面结构、孔结构、机械强度和活性组分分散状态产生影响；而电子型助剂则对活性组分的电子传输性能产生影响。 很多情况下，催化剂助剂的好坏决定了催化剂本身的性质。 载体主要起到对催化活性组分分散和承载的作用，特别当催化活性组分为贵金属时，采用载体负载活性组分可以起到尽可能减少金属用量的作用。 某些情况下，载体对活性组分仅起到承载分散的作用，但在很多其他情况下，载体和活性组分之间也有很强的相互作用。这种强的相互作用，有时会降低催化活性组分的活性，但有时活性组分和载体间强相互作用可能会形成具有催化性能的新的表面物种。 催化剂活性组分和载体间的相互作用及其对催化性能的影响是多相催化的一个很重要的研究方向。 1.5 催化科学和技术的发展和展望 酿酒是人类最早开始利用催化剂技术。在我国酿酒史可以上溯到杜康年代。最早的工业意义的催化反应是1875年开始的以铂为催化剂制硫酸。现在，催化剂和催化技术几乎和现代化工息息相关。可以说没有许许多多卓有成效催化剂的发展，就不会有现代化工工业，没有现代化工工业，我们今天这个世界也就不会这么丰富多彩。 有关催化作用的研究可以分为以下四个领域： 1. 新催化剂和新催化剂载体的合成 2. 原子水平上催化剂活性的表征 3. 催化反应的原理研究 4. 催化反应的理论模型 催化领域内理论和技术的发展也不外以下几个方面：开发新的催化材料，发展新的表征方法和技术，建立新的催化反应理论。 * 催化与界面科学基本原理 杨平 2013年3月 新型催化剂和催化作用 催化剂和催化作用 1.1 化学反应和催化反应 化学反应是反应物分子发生电子云的重排,实现旧化学键的断裂和新化学键的形成,从而转化为反应产物.根据过渡态反应速率理论,化学反应速率常数公式为: 式中 近似等于反应的活化能Ea,根据上式可见,要提高一个化学反应速率,一般可通过两个途径来实现: 一是提高反应温度 二是降低反应的活化能 提高反应温度,加快反应速度.简单易行,为实验室和工厂广泛采用,但也存在一些缺点: ⑴ 对于放热反应,逆反应活化能高于正反应活化能,提高反应温度,使得逆向反应的速率增加得更快,化学平衡左移.因此,提高反应温度,反应速度加快,但产物收率下降. ⑵ 对于平行反应,提高反应温度也会加快副反应速率,因而也使产物收率下降. ⑶ 提高温度会增加能源消耗,不利于节能和环保. 所以降低活化能是更为有效的提高化学反应速率的方法. 对一个确定的反应,其活化能为一定值,要降低反应活化能就要在体系中加入催化剂,将普通化学反应变成催化反应. 有催化剂参与的化学反应称之为催化反应,催化剂可以改变化学反应的途径,降低反应的活化能,大幅度提高反应速率. 在化学工业中,甚至可以靠催化剂实现通常条件下难以获得产品