第三章-各类催化剂及其催化作用(三)----金属催化剂及其催化活性.ppt

五、金属催化剂催化活性的经验规则 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （3）晶格间距与催化活性 五、金属催化剂催化活性的经验规则 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （3）晶格间距与催化活性 六、负载型金属催化剂的催化活性 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （1）金属的分散度 六、负载型金属催化剂的催化活性 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （1）金属的分散度 六、负载型金属催化剂的催化活性 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （2）载体的效应 六、负载型金属催化剂的催化活性 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （3）结构非敏感和敏感反应 六、负载型金属催化剂的催化活性 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （3）结构非敏感和敏感反应 七、合金催化剂及其催化作用 第三讲 金属催化剂及其催化作用 （1）合金催化剂的重要性及其类型 化学与化工学院 第三章 各类催化剂及其催化作用 第一讲 酸碱催化剂及其催化作用 第二讲 分子筛催化剂及其催化作用 第三讲 金属催化剂及其催化作用 第四讲 金属氧化物催化剂和硫化物催化剂 及其催化作用 第五讲 络合催化剂及其催化作用 第三章 各类催化剂及其催化作用 第三讲 金属催化剂及其催化作用 一、金属和金属表面的化学键 二、金属和金属表面的几何构造 三、晶格的缺陷与错位 四、晶格不规整性与多相催化 五、金属催化剂催化活性的经验规则 六、负载型金属催化剂的催化活性 七、合金催化剂及其催化作用 第三讲 金属催化剂及其催化作用 引言 金属催化剂是一类重要的化工催化剂。其主要催化类型包括块状（Massive）金属催化剂，如电解银催化剂，熔铁催化剂，铂网催化剂；分散或者负载型催化剂，如Pt－Re/η-Al2O3重整催化剂，Ni/ Al2O3加氢催化剂等，这是主要的一大类；合金催化剂，如Cu－Ni合金加氢催化剂等；金属互化物催化剂，如LaNi5可催化合成气转化称烃，是70年代初开发出的一类新型的催化剂，也是磁性材料，是氢的贮存器；金属簇状物（Metal Cluster）催化剂，如烯烃氢醛化制羰基的多核Fe3(CO)12催化剂,至少要二个以上的金属原子，以满足催化剂活性引发所需要。这五类催化剂中，前二类是主要的，后三类是70年带以来有新的发展。 引言 第三讲 金属催化剂及其催化作用 引言 几乎所有的金属催化剂都是过渡金属：（原因） 与金属的结构、表面化学键有关。金属适合于作哪种类型的催化剂，要看其对反应物的相容性（Compatibility）。发生催化反应时，催化剂与反应物要相互作用 (除表面外)，不深入到体内，此即相容性。 【例如】过渡金属是很好的加氢催化剂，因为H2很容易在其表面吸附，反应不进行到表层以下。但一般金属不能作氧化反应的催化剂，因为它们在反应条件下很快被氧化，一直进行到体相内部，只有“贵金属”(Pd、 Pt和Ag)在相应温度下能抗拒氧化，可作氧化反应的催化剂。故对金属催化剂的深入认识，要了解其吸附性能和化学键特性。金属的吸附性能在第二章中已作了相应的描述，此处不再重复。 第三讲 金属催化剂及其催化作用 一、金属和金属表面的化学键 研究金属化学键的理论方法有三： 能带理论、价键理论和配位场理论 (1)金属电子结构的能带模型 根据量子力学的原理分析，金属晶格中每一个电子运动的规律，可用一个“波函数”描绘，它称为“金属轨道”。每一个轨道在金属晶体场内有自己的能级。由于有N轨道，且N很大，因此这些能级靠得如此紧密，以致于它们形成了实际上就是连续的带，如图4-24。 第三讲 金属催化剂及其催化作用 一、金属和金属表面的化学键 图4-24中β是能级分裂因子。能级图形成时是用单电子波函数，由于轨道的相互作用，能级会一分为二。故N个金属轨道会形成2N个能级，其总宽度为2N。电子占用能级时遵循能量最低原则和Pauli原则(即电子配对占用)。故在绝对零度下，电子成对地从最低能级开始一直向上填充，电子占用的最高能级称位Fermi能级。 第三讲 金属催化剂及其催化作用 一、金属和金属表面的化学键 第三讲 金属催化剂及其催化作用 s轨道组合成s带，d轨道组合成d带。因为s轨道相互作用强，故s带较宽，一般由(6～7)eV到20eV，d轨道相互作用较弱，d带较窄，约为(3～4)eV。各能带的能量分布不一样，s带随核间距变大时能量分布变化缓慢，而d带则变化快，故s带和d带之间有交迭。如图所示。 一、金属和金属表面的化学键 能带内各能级分布状况可用能级密