《催化作用与催化剂》课件.pptVIP

*******************催化作用与催化剂催化作用是化学反应中一种重要现象。催化剂可以加速或减缓化学反应的速度，而不被消耗。课程导读本课程将深入探讨催化作用的基本原理和应用。我们将学习催化剂的类型、作用机理以及影响催化活性的因素。同时，我们将了解催化作用在化学工业、环境保护、能源利用等领域的应用。通过学习本课程，您可以掌握催化作用的基础知识，并应用于实际问题解决。什么是催化作用？催化作用是指在化学反应中，加入少量物质可以改变反应速度，但本身的化学性质和质量在反应前后保持不变的现象。加入的物质称为催化剂。催化剂可以加快反应速度，也可以减慢反应速度。加快反应速度的催化剂称为正催化剂，减慢反应速度的催化剂称为负催化剂，也称抑制剂。催化作用的特点11.不变性催化剂本身并不参与化学反应，在反应前后其化学性质和质量保持不变。22.效率高催化剂能显著提高反应速率，但不会改变反应的平衡常数，因此不会改变反应的平衡位置。33.选择性催化剂可以促进特定反应的进行，抑制其他反应的发生，提高产物的产率和纯度。44.可重复使用在适当条件下，催化剂可以反复使用，节省成本，减少环境污染。催化作用的类型均相催化催化剂和反应物处于同一相中，例如气相催化和液相催化。非均相催化催化剂和反应物处于不同的相中，例如固体催化剂催化气相或液相反应。酶催化生物催化剂，在生物体内进行催化反应，效率极高，具有高度专一性和温和条件的特点。同质催化与异质催化1同质催化催化剂和反应物处于同一相，例如均相溶液或气相。催化剂和反应物具有相同的物理状态。催化剂通常是金属络合物或有机化合物。2异质催化催化剂和反应物处于不同的相，例如固体催化剂和气相或液相反应物。催化剂通常是金属氧化物或金属。催化反应发生在催化剂的表面。3两种类型同质催化和异质催化是催化作用的两种主要类型，它们在机理和应用方面存在显著差异。同质催化的机理反应物与催化剂形成中间体催化剂与反应物之间发生相互作用，形成一个不稳定的中间体。中间体发生反应中间体通过化学反应生成新的物质，最终释放出催化剂。催化剂循环利用催化剂在整个反应过程中循环利用，催化剂本身没有发生变化。同质催化的应用聚合反应同质催化在聚合反应中广泛应用，例如合成聚乙烯和聚丙烯等。医药合成同质催化在医药合成领域起着重要作用，例如抗生素、抗病毒药物等。有机金属催化剂有机金属催化剂在同质催化中发挥着关键作用，例如过渡金属络合物。不对称催化同质催化在不对称催化中得到广泛应用，例如制备手性药物。异质催化的基本概念异质催化是指催化剂和反应物处于不同相的状态，通常是指固体催化剂与气相或液相反应物之间的催化反应。这种类型的催化反应在工业生产中应用非常广泛，例如石油炼制、合成氨、合成橡胶等。异质催化反应的关键步骤包括反应物在催化剂表面上的吸附、吸附物种在催化剂表面的迁移、反应物在催化剂表面上的反应以及产物的脱附。催化剂的表面结构、化学组成和物理性质会显著影响催化反应的速率和选择性。异质催化剂的组成活性组分直接参与化学反应，决定催化剂的活性。载体提供更大的表面积，分散活性组分。助剂提高活性组分的活性或稳定性。影响异质催化的因素反应物性质浓度、温度、压力催化剂性质比表面积、孔结构、活性位点反应条件温度、压力、流速、混合程度异质催化剂的制备异质催化剂的制备是一个复杂的过程，涉及多个步骤，从原料的选择到最终催化剂的合成。1原料选择选择合适的原材料，如金属氧化物、金属、沸石等。2前驱体合成将原料进行化学处理，生成前驱体。3成型将前驱体成型，制成所需的形状和尺寸。4焙烧将成型后的前驱体在高温下进行焙烧，去除有机物，形成最终的催化剂。5活化对催化剂进行活化处理，使其具有更高的催化活性。不同的催化剂具有不同的制备方法，需要根据具体情况选择合适的制备工艺。表征异质催化剂的方法11.表面积与孔隙结构BET法和气体吸附法用于测定催化剂的比表面积和孔径分布。22.元素组成与化学状态X射线光电子能谱(XPS)和X射线荧光光谱(XRF)可用于确定催化剂的元素组成和化学状态。33.物理结构和晶体结构X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)可用于分析催化剂的物理结构和晶体结构。44.活性中心性质通过化学吸附、原位红外光谱(FTIR)和其他技术可以识别和表征催化剂的活性中心。催化剂的失活及再生催化剂失活催化剂在使用过程中活性下降，甚至完全失去活性的现象，称为催化剂的失活。催化剂再生通过适当的方法恢