贵金属催化剂ppt课件
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工业催化3.3-金属及合金催化剂及其催化作用ppt课件
d% 不仅以电子因素关联金属催化剂的活性，而 且还可以原子间距和格子的空间几何因素去关联。因 为金属晶格的单键原子半径与 d% 有直接关系。
一般 d%可用于解释多晶催化剂的活性大小，但 不能说明晶面上的活性差别。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
金属晶格间距与乙烯加氢活性的关系
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4.表面原子水平的不均匀性和催化活性
金属催化剂的表面是不均匀的，存在着各种不同 类型的表面位。可用原子表面的TSK模型：即台阶 （Terrace）、梯阶（Step）、和拐折（Kink）模型。 在表面上存在的拐折、梯阶、空位、附加原子等表面 位，对催化反应而言，都是活性较高的部位。
Fcc 面心立方
Bcc 体心立方
Hcp密排六方
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头二类为主要的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过 渡金属。而过渡金属催化剂的活性组分是第Ⅷ族和第ⅠB族金属。
一般 d%可用于解释多晶催化剂的活性大小，但 不能说明晶面上的活性差别。
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金属晶格间距与乙烯加氢活性的关系
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4.表面原子水平的不均匀性和催化活性
金属催化剂的表面是不均匀的，存在着各种不同 类型的表面位。可用原子表面的TSK模型：即台阶 （Terrace）、梯阶（Step）、和拐折（Kink）模型。 在表面上存在的拐折、梯阶、空位、附加原子等表面 位，对催化反应而言，都是活性较高的部位。
Fcc 面心立方
Bcc 体心立方
Hcp密排六方
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头二类为主要的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过 渡金属。而过渡金属催化剂的活性组分是第Ⅷ族和第ⅠB族金属。
中石化贵金属催化剂
中石化贵金属催化剂
中石化贵金属催化剂是指在石化工业中用于催化反应的贵金属类催化剂，可广泛应用于石油加工、化学工业以及环境保护等领域。
中石化
作为国内最大的石化企业之一，拥有自主研发的贵金属催化剂技术，
并在产业链上建立了完整的配套体系，是国内最具实力和实践经验的
贵金属催化剂供应商之一。
中石化贵金属催化剂从原材料的选择到制造工艺的优化，再到应用领
域的拓展，都经历了近十年的发展，它的研发工作始终致力于提高催
化剂的热稳定性、选择性、活性及经济性。
在催化剂制备的全过程中，中石化采用了严格的质量管理和生产标准，确保产品质量的稳定性和
可靠性。
中石化贵金属催化剂的技术水平处于国际先进水平，广泛应用于国内
外的化工及炼油工业。
它具有以下特点：一是具有极高的催化活性，
可在较低反应温度下达到较高的反应速率；二是具有选择性，能够对
某些化合物进行特异性反应，提高反应产物的纯度；三是克服了传统
催化剂易受毒害的弊端，能够在一定程度上减少贵金属的损失，实现
催化剂的再生重复使用。
中石化贵金属催化剂已经成为全球石化工业中最具竞争力的催化剂之
一，产品性能和质量已经获得国内外客户的广泛认可和好评。
同时，
中石化还继续加大催化剂研究领域的投资和力度，进一步提升贵金属
催化剂的技术水平和产品性能，引领中国石化工业催化剂技术的发展。
纳米贵金属催化剂的制备及其在催化加氢中的应用课件
离子交换－还原法制得的贵金属催化剂粒子特征
样品
还原态 氧化态
Pd-Au
Pt-Au
Au Pd Pt 80/20 60/40 80/20 60/40
3.4 1.9 1.6 2.6 2.7 2.9 3.3
3.9 1.8 1.6 2.6 2.7 3.2 2.5
还原态指还原后未经任何热处理，氧化态指样品还原后于573K的O2 中处理一定时间
3 nm: Only 1,300 atoms per particle
纳米粒子尺寸的严格控制： 精确调控催化剂的活性、选择性；
节省制备成本
负载型纳米贵金属催化剂的制备
(i) 离子交换-还原法 —— 分子筛是一类性能优越的金属催化剂载体，
将贵金属离子通过离子交换引入分子筛表面或孔笼表面，经过还原处理即 可转化为负载型纳米贵金属催化剂。
二烯烃、炔烃选择加氢制单烯烃 乙烯选择氧化制环氧乙烷， 甲烷氨氧化制氢氰 酸甲醇选择氧化制甲醛，芳烃烷基化 CO低温氧化 烃类选择性氧化 F-T合成反应 烃类的燃烧
烯烃、芳烃、醛、酮、不饱和硝基物、硝基芳烃的选择性加氢 环烯烃、环烷烃脱氢反应、植物油加氢精制、甲醇合成、烃类氧化 烯烃、二烯烃、炔烃选择加氢 醛、酮、萘的加氢 环烷烃、环烯烃、 环烷醇、环烷酮、烷烃的脱氢 烃类深度氧化与燃烧；尾气催化净化， Nox 催化还原、 SO2催化氧化 石油催化重整，醛、酮脱羰基化 烯烃选择性加氢、 F-T合成反应、烃类羰基化反应；汽车尾气催化净化， 加氢甲酰化反应，烃类重整反应
(iv)纳米粒子直接胶化法—— 将预先制备的一定粒度的贵金属(如Au)纳
米粒子钝化(用有机分子如烷基硫醇或吡咯烷基硫醇)保护后，直接投入载体的前 驱体溶液中，然后进行胶化或沉淀，经过洗涤，干燥和焙烧，制备成芯－壳型纳米 粒子催化剂。这种纳米贵金属催化剂具有多孔性，纳米金属粒子分散均匀，粒度可 控制性强，制备方便。
金属催化剂催化作用解析(共44张PPT)
Cu(3d104s1)
Ni (3d84s2)
d带空穴
E
E
✓Cu的d带是全充满的，Ni存在d带空穴
✓d带空穴可通过磁化率测量测出，Ni对应0.54个电子，是从 3d带溢流到4s带所致
✓d带空穴在化学吸附和催化作用密切相关
(二)价键模型 过渡金属原子以杂化轨道相结合，spd或dsp杂化。杂化轨道中d 原子轨道所占的百分比数用d%表示，是价键理论用以关联金属 催化活性及其他物性的一个特性参数。金属的d%越大，相应d能 带中电子填充越多，d空穴越少。
(2)硼化镍催化剂:金属盐的水溶液以氢化硼析 出金属.
Cu (Cr)
把硝酸盐的混合水溶液以NH3沉淀得到的氢氧化 物加热分解
Pd, Pt, Ru, Rh, (1)Adams型:贵金属氯化物以硝酸钾熔融分解
Ir, Os
生成氧化物;
(2)载体催化剂:贵金属氯化物浸渍法或络合物
离子交换法,然后用H2还原.
对CO、N2O而言，说明电子迁移方向是从金属催化剂到作用 物．但对H2、O2而言，出现某些不一致的情况．
又如NH3的同位素交换反应
D2 + NH3 NH2D + HD
NH3, D 同位素交换反应的活化能与功函数的关系
d带空穴与催化活性的关系：
d带空穴愈多，说明末配对的d电子愈多，其呈现的磁化率愈 大．Cu原子比Ni原子多一个电子，其外层电子是3d104s1，如在Ni 金属中掺人Cu，组成Cu—Ni合金，则将使Ni的d空穴下降，其磁 化率也就随之下降．
二、乙烯环氧化催化作用
（一）乙烯环氧化工业催化剂 乙烯环氧化的Ag催化剂的专利早就发表(1935年)． 1937年投 产后，至少有四种工业生产过程． 这些过程均用固定床和负 载型Ag催化剂．反应温度一般在220一280oC之间．
催化氢化反应中常见的贵金属催化剂
3）Pd−Pt双金属负载催化剂则按负载顺序重 复此步骤. 制备得到Pd/γAl2O3,Pt/γ-Al2O3和Pd−Pt/γ-Al2O3 三类催化剂。 4) 催化剂在450℃氢气气氛中还原2h。
3.2.2 应用及机理
二甲醚催化燃烧的化学反应式为： CH3OCH3 + 3O2→ 2CO2 + 3H2O, ΔH298 = −1460.4kJ/mol
该催化剂用于还原烷基化制备N一(1，3一二甲基丁基)一N’一苯基对苯 二胺的反应，目标产物的选择性达98％以上。
（2）有机硫化机硫化
1）将活性炭、水、氯铂酸以及过氧化氢加在一起混和成浆液。 2）浆液温度80℃，加入碳酸钠溶液，将Pt沉积在活性炭上 3）继续维持浆液温度80℃，加入甲酸溶液还原，制得Pt／C催化剂 4）将得到的Pt／C催化剂配制成浆液，加入DMSO和强酸(如硫酸)，常温硫 化，硫化后的催化剂含有0.1％一5％Pt以及相对于1 mol Pt含有(0.1～ 10)mol的S。
3.1.1 硫化贵金属催化剂的制备
国内外目前对硫化Pt族金属催化剂研究较多的是Pt和Pd，Pt(S)和 Pd(S) 催化剂的制备方法分为H2S、Na2S等无机硫化剂硫化和DMSO(二甲基 亚砜)等有机硫化剂硫化。
（1）无机硫化剂硫化
1) 将活性炭与H2PtCl4水溶液一起配制成浆液。 2）在(50—100)℃加入碱性溶液，将H2PtCl4有效水解并以氧化铂的 形式沉积于活性炭上。 3）加入还原剂将沉积在活性炭上的氧化铂还原，将还原后的Pt／C催 化剂与水按质量比1 ：3—1 ：20配制成浆液。 4）将H2S气体通入浆液进行硫化，硫化温度为室温一50℃，硫化时 间15min，通入H2S的量应超出将Pt完全转化成PtS2的理论所需 量，最好超出100％；硫化剂也可以选择其他种类，如Na2S、K2S、 (NH4)2S和NaHS等。
贵金属催化剂简介演示
02
贵金属催化剂的特性和优势
贵金属催化剂的定义和组成
01
定义
贵金属催化剂是一种以贵金属（如铂、钯、铑等 ）为主要活性组分的催化剂。
02
组成
通常贵金属催化剂由贵金属元素与一种或多种载 体材料（如氧化铝、碳黑、分子筛等）组成。
贵金属催化剂的特性
01 高活性
贵金属催化剂具有极高的催化活性，能够加速许 多重要化学反应的速度。
03 溶胶凝胶法
将贵金属前驱体溶于溶胶中，经过凝胶化、干燥 、还原等步骤得到贵金属催化剂。此方法可制备 具有特定孔结构和比表面积的催化剂。
贵金属催化剂的表征技术
X射线衍射（XRD）
扫描电子显微镜（SEM）
通过X射线衍射图谱分析催化剂的晶体结构 和晶粒尺寸。
观察催化剂的表面形貌和粒径分布。
透射电子显微镜（TEM）
03
烃类裂解
贵金属催化剂如铂、钯等 ，在烃类裂解过程中具有 高催化活性，能够提高裂 解选择性和产物收率。
燃油加氢
贵金属催化剂在燃油加氢 过程中，能够降低硫含量 、改善燃油品质，提高发 动机性能。
烯烃合成
通过贵金属催化剂的作用 ，能够实现烯烃的高效合 成，满足石化工业对原料 的需求。
贵金属催化剂在环保领域的应用
粒径效应
贵金属催化剂的粒径大小对催化性能有显著影响。一般来说，粒径越小，催化剂的比表面 积越大，活性位点暴露越多，催化性能越好。然而，粒径过小可能导致团聚现象，反而降 低催化性能。因此，需要选择合适的粒径以实现最佳催化效果。
贵金属催化剂的应用案例和
04
研究进展
贵金属催化剂在石油化工中的应用
01
02
作用
催化剂能够降低反应的能量障碍，使得反应在更低的能 量下即可进行，从而加速反应速率。同时，由于催化剂 本身不被消耗，因此只需少量催化剂即可对反应产生显 著影响。
贵金属催化剂ppt课件
.
一． 贵金属催化剂的简史
1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接 触法制造硫酸．
1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质
汽油； 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸
.
.
.
五．贵金属催化剂的组成
(1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
.
(2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔 陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的 制备方法。
用铑络合物催化剂。 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
辅以钯、铑)大量推广应用．
.
二．贵金属催化剂主要性能指标
(1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。 (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ． (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保
持其活性及选择性不变的能力．
.
六．贵金属催化剂制备方法
(1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化
学法获得所需化合物及有机络合物。
.
(2)多相催化 多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)
的制备是先用火法熔炼制成合金，然后 经拉丝、织网而成。
一． 贵金属催化剂的简史
1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接 触法制造硫酸．
1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质
汽油； 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸
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五．贵金属催化剂的组成
(1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
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(2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔 陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的 制备方法。
用铑络合物催化剂。 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
辅以钯、铑)大量推广应用．
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二．贵金属催化剂主要性能指标
(1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。 (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ． (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保
持其活性及选择性不变的能力．
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六．贵金属催化剂制备方法
(1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化
学法获得所需化合物及有机络合物。
.
(2)多相催化 多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)
的制备是先用火法熔炼制成合金，然后 经拉丝、织网而成。
铂钯贵金属催化剂
铂钯贵金属催化剂
铂钯贵金属催化剂是一种常用的催化剂，通常用于化学反应中。
铂钯催化剂能够提高反应速率和选择性，同时还可以降低反应温度和压力，从而节约能源和成本。
铂钯催化剂广泛应用于有机合成、石化、汽车尾气净化等领域。
在有机合成领域，铂钯催化剂能够促进各种重要反应，例如加氢、脱氢、交叉偶联反应等。
在汽车尾气净化领域，铂钯催化剂能够将有毒的一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物转化为无害的水和二氧化碳。
由于铂钯催化剂的高效性和广泛应用，其价格也较为昂贵。
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贵金属催化剂
1
什么是贵金属催化剂?
贵金属催化剂(precious metal catalyst) 一种能改变化学反应速度而本身又不参 与反应的贵金属材料。
几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但 常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中 尤以铂、铑应用最广。
2
贵金属作为催化剂的机理
这是因为它们的d电子轨道都未填满，表 面易吸附反应物，且强度适中，利于形 成中间“活性化合物”，具有较高的催 化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、 耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的 催化剂材料。
11
六．贵金属催化剂制备方法
(1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化
学法获得所需化合物及有机络合物。
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(2)多相催化 多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)
的制备是先用火法熔炼制成合金，然后 经拉丝、织网而成。
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(3)载体催化剂 载体催化剂的制备较为复杂，一般
是将载体原料经配料、成形、烧成等工 艺过程加工成一定形状(如球状、柱状、 蜂窝状)，然后用浸渍法加载贵金属活性 组分及助催化剂，最后经还原焙烧而成。
5
三．贵金属催化剂分类
(1)按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相 催化用和多相催化用两大类。 均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐 或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰 基铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为 不溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多 孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如 铂网、银网)的应用范围及用量有限。绝大多 数多相催化剂为载体负载贵金属型，如Pt／ A12O3、Pd／C、Ag／Al2O3、Rh／SiO2、 Pt-Pd／Al2O3、Pt-Rh／Al2O3等。在全部催 化反应过程中，多相催化反应占80％～90％。
用铑络合物催化剂。 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
辅以钯、铑)大量推广应用．
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二．贵金属催化剂主要性能指标
(1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。 (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ． (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保
持其活性及选择性不变的能力．
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一． 贵金属催化剂的简史
1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接 触法制造硫酸．
1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质
汽油； 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸
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7
(2)按载体的形状，负载型催化剂又可分 为微粒状、球状、柱状及蜂窝状。
(3)按催化剂的主要活性金属分类，常用 的有：银催化剂、铂催化剂、钯催化剂 和铑催化剂。
8
四．贵金属催化剂的应用
贵金属催化剂以其优良的活性、选择性 及稳定性而倍受重视，广泛用于加氢、 脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、 裂化、合成等反应，在化工、石油精制、 石油化学、医药、环保及新能源等领域 起着非常重要的作用 ．
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五．贵金属催化剂的组成
(1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
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(2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔 陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的 制备方法。
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1
什么是贵金属催化剂?
贵金属催化剂(precious metal catalyst) 一种能改变化学反应速度而本身又不参 与反应的贵金属材料。
几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但 常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中 尤以铂、铑应用最广。
2
贵金属作为催化剂的机理
这是因为它们的d电子轨道都未填满，表 面易吸附反应物，且强度适中，利于形 成中间“活性化合物”，具有较高的催 化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、 耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的 催化剂材料。
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六．贵金属催化剂制备方法
(1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化
学法获得所需化合物及有机络合物。
12
(2)多相催化 多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)
的制备是先用火法熔炼制成合金，然后 经拉丝、织网而成。
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(3)载体催化剂 载体催化剂的制备较为复杂，一般
是将载体原料经配料、成形、烧成等工 艺过程加工成一定形状(如球状、柱状、 蜂窝状)，然后用浸渍法加载贵金属活性 组分及助催化剂，最后经还原焙烧而成。
5
三．贵金属催化剂分类
(1)按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相 催化用和多相催化用两大类。 均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐 或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰 基铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为 不溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多 孔无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如 铂网、银网)的应用范围及用量有限。绝大多 数多相催化剂为载体负载贵金属型，如Pt／ A12O3、Pd／C、Ag／Al2O3、Rh／SiO2、 Pt-Pd／Al2O3、Pt-Rh／Al2O3等。在全部催 化反应过程中，多相催化反应占80％～90％。
用铑络合物催化剂。 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
辅以钯、铑)大量推广应用．
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二．贵金属催化剂主要性能指标
(1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。 (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ． (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保
持其活性及选择性不变的能力．
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一． 贵金属催化剂的简史
1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接 触法制造硫酸．
1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质
汽油； 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸
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(2)按载体的形状，负载型催化剂又可分 为微粒状、球状、柱状及蜂窝状。
(3)按催化剂的主要活性金属分类，常用 的有：银催化剂、铂催化剂、钯催化剂 和铑催化剂。
8
四．贵金属催化剂的应用
贵金属催化剂以其优良的活性、选择性 及稳定性而倍受重视，广泛用于加氢、 脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、 裂化、合成等反应，在化工、石油精制、 石油化学、医药、环保及新能源等领域 起着非常重要的作用 ．
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五．贵金属催化剂的组成
(1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
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(2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔 陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的 制备方法。
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