最新工业催化复习纲要
工业催化复习要点
工业催化复习要点一、论述题1、试说明催化剂的稳定性与寿命的区别和联系。
①催化剂的稳定性是指催化剂的活性和选择性随时间变化的情况；寿命是指在工业生产的条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。
②区别：催化剂的稳定性指的是变化情况，而催化剂的寿命指的是时间的长短。
③联系：催化剂的稳定性直接影响了其寿命，稳定性好的催化剂的寿命长，稳定性不好的寿命短。
2、半导体ZnO在氧气吸附之后电导比未吸附前低，现用ZnO作为CO氧化催化剂，反应时催化剂的电导增加。
请问（1）若O2的吸附为控制步骤时，（2）若CO的吸附为控制步骤时，分别提出增加催化剂的活性的措施。
根据半导体能带理论，ZnO是N型半导体，（1）O2的吸附为控制步骤时，O2得电子过程，应添加施主杂质，如Al3+等。
（2）CO的吸附为失电子过程，应添加受主杂质如Li+。
3、说说催化剂为什么不能改变平衡的位置。
因为化学平衡是由热力学决定的，DG0=-RTlnkp,其中kp为反应的平衡常数，DG0是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始态和终态，而与过程无关，催化剂的存在不影响DG0值，它只能加速达到平衡所需要的时间，而不能移动平衡点。
二、简答题1、什么是d带空穴？它与金属催化剂的化学吸附和催化性能的关系，d带空穴是越多越好吗？d带空穴是指金属的d带中某些能级未被充满，可看做d带中的空穴。
关系：有d带空穴，就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，生成表面中间物种，具有催化性能。
D带空穴越多，对反应分子的化学吸附也越强。
催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这就要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力过渡金属的d空穴正是具有这种特性，然而对于一定的反应，要求催化剂具有一定的d空穴，而不是越多越好。
因为并不是d带空穴越多，其催化活性就越大。
过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。
2、催化剂的四个基本特征是什么？①催化剂只加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；②只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置；③催化剂参与化学反应: 通过改变反应历程、降低活化能而改变反应速度；④催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性。
工业催化 复习资料
第一章:催化剂催化剂: 一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，并不被明显消耗的物质。
正催化剂：能加快反应速度的Cat.负催化剂：能减慢反应速度的Cat.催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。
催化剂的基本特性：（1）只加速热力学可行的反应；（2）催化剂不影响平衡常数；(3)k 正与k 逆相同倍数增加（4）改变反应历程；（5）降低了反应活化能。
Arrhenius 方程: 催化剂好差的评价（价值）：重要性顺序：选择性＞寿命＞活性(1) 催化剂的活性（activity ）(2) 催化剂的选择性（selectivity ） (3) 催化剂的寿命（lifetime ），可以分为三个部分，成熟期，稳定期和衰老期。
(4) 催化剂的价格（cost ）(5) 催化剂的稳定性（stability ） 补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上，研究一个给定的催化反应时，用Arrhenius 方程表示反应速率常数时，不同催化剂的指前因子A 和活化能E 是以彼此补偿的方式变化的，导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数（或反应速率）为恒值。
工业催化剂着重考虑的问题：（1）活性(包括选择性)（2）稳定性（3）流体流动性（4）机械性质多组分催化剂的成分：（1）活性组分（active components ）或称主催化剂（maincatalist ）；对催化剂的活性起着主要作用。
它是催化剂设计的第一步，没有它，催化反应几乎不发生。
其类别主要有三：即导体、半导体和绝缘体。
（2）载体 （support 或 carrier ）；① 最重要的功能是分散活性组分、作为活性组分的基底，使活性组分保持大的表面积。
② 降低对毒物的敏感性；③ 载体为Cat.提供一定的孔隙结构；④ 改进催化剂的机械强度，及抵抗条件的应力能力⑤ 有些载体具有双功能性。
（3）助催化剂（promoter ）：本身没有活性或活性很小，但在加入催化剂后（一般小于催化剂总量的10%）能使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性。
工业催化考试复习资料
工业催化1.什么是催化剂？催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质。
2.什么是催化反应？涉及催化剂的反应3.催化作用有哪些基本特征1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应2）只能加速反应趋于平衡，不能改变平衡的位置，只能加速热力学上可以进行的反应3）对加速反应具有选择性 4）催化剂的寿命4.催化剂为什么不会改变化学平衡的位置？化学平衡是由热力学决定的，∆G0＝—RT1nKP ，其中KP为反应的平衡常数，∆G0是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关，催化剂的存在不影响∆G0值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。
5.催化剂为什么能加快反应速度？催化剂能降低反应的活化能6.按使用条件下的物态催化剂可分为几类，各是什么？酸碱催化剂，非纳米分子筛催化剂，金属催化剂，金属氧化物和硫化物催化剂，络合催化剂，7.催化剂的组成包括哪几部分？活性组分，助催化剂，载体8.吸附和催化有什么关系催化的前提是发生吸附，气—固相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催化剂的表面上。
吸附键的强度要适当，吸附的过强或过弱都不利于下一步化学反应的进行。
如果催化剂对反应物吸附过强，往往形成较稳定的表面络合物；吸附过弱，反应物分子活化不够，不利于反应。
9.物理吸附与化学吸附有什么区别。
物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键力吸附层单层或多层单层选择性无有热效应较小，近于液化热较大，近于化学反应热吸附速度较快，不受温度影响，不需活化能; 较慢，温度升高,速度加快，需要活化能a.物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。
具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。
物理吸附就好像蒸汽的液化只是液化发生在固体表面上罢了。
分子在发生物理吸附后分子没有发生显著变化。
b.化学吸附是在催化剂表面质点吸附分子间的化学作用力而引起的，如同化学反应一样，而两者之间发生电子转移并形成离子型，共价型，自由基型，络合型等新的化学键。
工业催化复习纲要
第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度（催化剂的共性—活性），催化剂对反应具有选择性（催化剂的专用性），只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应，只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置（平衡常数）2、催化反应分类催化反应机理分类反应：均相催化反应非均相（多相）催化反应酶催化反应机理：酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法：主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能：活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性：催化剂对反应加速的程度，用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性（活性组分挥发、流失；活性组分烧结或微晶长大，进而比表面、活性位减少）化学稳定性（稳定的催化剂化学组成和化合状态，活性组分和助催化剂不产生化学变化）抗污稳定性（催化剂表面积焦、积炭）抗毒稳定性（催化剂对有害物质毒化的抵抗能力）选择性：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。
用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S（选择性）= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y（产率） = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散（孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附：产物分子自催化剂内表面脱附（孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型（Langmuir表面模型）——理想吸附固体表面能量分布均匀，吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附➢原有不均匀表面模型（Surface heterogeneity）固体原有表面能量分布是不均匀的。
工业催化复习
工业催化课程总结:第二章:1.催化剂只能加速反应达到平衡,而不改变平衡常数,因此可逆反应的正逆反应速率常数之比k正/k逆保持不变。
2.根据催化作用以及催化剂定义和特征分析,有三种重要的催化指标:活性、选择性和稳定性。
3.助催化剂是催化剂的辅助成分,按作用机理可分为结构型和电子型两类。
4.助催化剂除促进活性组分的功能以外,也可以促进载体功能。
5.将活性组分用不同方法负载于载体上,可以使催化剂获得大的活性表面和适宜的孔结构。
6.催化剂的机械强度与载体的材质、物性及制法有关。
7.活性是指催化剂影响反应进程变化的程度。
对于固体催化剂,工业上常采用给定温度下完成原料的转化率来表达8催化剂的稳定性,是指它的活性和选择性随时间变化的情况。
9工业催化剂的寿命是指在工业生产条件下,催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。
10.均相催化是指催化剂与反应介质不可区分,与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。
11.均相催化目前研究发展的主攻方向之一是将均相催化剂固载化,方法是将活性组分金属原子锚定在有机高聚物和无机高聚物上。
考核要求:1、掌握催化作用的定义与特征;2、掌握催化剂的组成与载体的功能;3、掌握化工生产对工业催化剂的要求;4、理解均相催化剂的特征。
第三章:1.固体催化剂的表面键合能力强烈依赖于表面及其形貌特征,它们又关联到体相的物理和化学性质。
对于金属催化剂,则主要关注的是立方结构和六方密堆结构;对于非金属型催化剂,则需要关注更为复杂的结构。
2.催化所关注的金属多属bcc和Fcc晶体结构型,而催化剂载体材料一般采用绝缘体,如金属氧化物等。
4.多相催化反应过程中的化学过程与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关,也称化学动力学过程。
5.外扩散速率的大小及其施加的影响,与流体的流速、催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度、黏度有关。
实际上仅根据气流线速和粒径就可以做出判断。
6.由于催化反应经受着内、外扩散的限制,常使观测的反应速率较之催化剂本征的反应速率要低,故存在一个效率因子问题。
工业催化-复习要点-丁春华剖析
工业催化-复习提要1催化剂和催化作用（1)催化剂是一种能够改变化学反应速率而不改变化学反应热力学平衡位置，且本身在化学反应中不被明显消耗的化学物质。
（2）催化作用的基本特征1）催化剂只能催化热力学上可行的化学反应2）催化剂只能改变化学反应速率，而不能改变化学平衡的位置3）催化剂对反应具有选择性4）催化剂具有寿命，催化剂并不能无限期地使用。
哪怕只是化学反应的短暂参与者，在长期受热和化学作用下，也会经受不可逆的物理的或化学的变化，如：晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融等等，这些过程导致催化剂活性下降，当反应进行时催化剂经受亿万次这种作用的侵袭，最后导致催化剂失活。
（3）催化剂的性能指标活性、选择性、稳定性（4）催化剂的组成与载体的功能催化剂的组成：活性组分，载体，助催化剂载体的功能：1)提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；2)增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定的形状；3)改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；4)减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；5)提供附加的活性中心；6)活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。
（5）对工业催化剂的要求应具备的三方面基本要求：1)适宜的活性2)较高的选择性3) 长寿命2 多相催化的反应步骤多相催化反应的步骤：i.催化剂内表面催化剂外表面内扩散ii. 反应物由外表面向催化剂内表面扩散；iii. 反应物吸附在表面上；iv. 反应物在表面上进行反应，生成产物；v. 产物从表面上解吸；vi. 产物从内表面向外表面扩散；vii. 产物从外表面向气体主体扩散气相产物外表面3 Langmuir 吸附等温式（1）Langmuir吸附模型(理想吸附模型)：⑴吸附是单分子层的–每个吸附分子占据一个吸附位；当固体表面铺满一个单分子层以后，吸附达到极限，V=V m；⑵表面是均匀的--固体表面各处吸附能力相同；⑶表面上的吸附质分子间无相互作用--吸附质只与吸附剂间发生相互作用；⑷吸附平衡是一动态平衡。
催化原理复习大纲-应用化学
“催化基础导论”课程复习大纲绪论知识点：催化作用的重要性催化作用与催化剂知识点：催化剂基本概念，作用特征，催化剂组成；重点：1.催化剂、催化作用、催化循环的表述方法。
2.催化剂的四个作用特征，催化剂如何加快化学反应速度；3.熟悉催化剂的组成。
4.催化剂的性能指标。
问题：1. 催化剂作用的特征有那些？催化剂能否改变化学平衡？只加速热力学上可进行的反应只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置对反应具有选择性催化剂有一定的寿命2. 催化剂是如何加快化学反应速度的？使用催化剂是通过降低反应活化能来提高反应速率和控制反应方向的最有效方法3. 催化剂为什么具有寿命？P224. 催化循环？P225. 催化剂的组成及其作用（载体、助催化剂的功能）？活性组分，助催化剂（结构型和电子型），载体（载体的功能p24）6. 一个好的工业催化剂应满足哪些条件？一定的选择性，较高的稳定性，活性（工业上催化剂三因素的重要性顺序性：选择性>寿命>活性7. 催化剂的活性、选择性的含义是什么？如何计算？活性是指催化剂影响反应进程变化的程度选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率，P288. 何为转化率、收率？如何计算转化率、收率和选择性？p27, p28吸附作用与多相催化知识点：多相催化反应步骤、吸附与吸附等温方程、吸附的应用重点：1. 多相催化的反应步骤2. 吸附态及吸附化学键问题1. 多相催化反应包括哪几个步骤？P402. 何为控制步骤？何为动力学操作区？何为扩散操作区？总反应速度主要决定于其中起阻滞作用最大的一步，这样的步骤一般称为速度控制步骤多相催化反应步骤中的三个化学过程步如有一步为速控步骤时，称为动力学操作区四个扩散过程步之一为速控步骤时称处于扩散操作区。
3. CO分子的化学吸附都有哪几种可能的吸附态？为什么会存在多种吸附态。
吸附态：直线型、桥型、多重型、孪生型。
CO分子的化学吸附，既有π电子参加，又有孤对电子参加，所以它可以有多种吸附态；可以线形吸附在金属表面，也可以桥式与表面上的两个金属原子桥联，在足够高的温度下，还可以解离成碳原子和氧原子吸附。
工业催化复习课
B)产物的选择催化
+CH3OH
C）过渡状态限制的择型催化
×
D）分子交通控制的择型催化
★典型工业催化剂制法实例
工业氨合成铁系催化剂的制备 (热熔融法)
–主催化剂：Fe； –助催化剂：Al2O3、K2O等。
Raney-Ni加氢催化剂(热熔融法-沥滤);
–主催化剂：Ni; –前躯体组成：Ni : Al = 50 :50
助催化剂是具有提高催化剂活性、选择性、改 善催化剂耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等 性能的组分，它本身无活性，但加入少量可改 变明显主催化剂的性能。
助催化剂根据其作用原理不同可分为结构型、 电子型和晶格缺陷型助催化剂。
★工业生产中对催化剂的基本要求
（1）使用寿命长；（2）选择性高；（3）活 性高；（4）抗毒型好；（5）导热性好；（6） 机械强度好；（7）无毒无味；（8）压力降 小；（9）价廉易得等。通常催化剂很难满足 以上所有要求，在选择时要抓主要因素。
–优点
催化范围广（几乎所有有机反应）； 反应条件温和（室温、常压）； 反应活性极高（1012）； 选择性极高（结构、立体化学）； 可自动调节活性；
–缺点
离开母细胞后不稳定，易变性失活； 分离、精制过程昂贵； 难以维持高浓度，驯化困难。
★负载型催化剂的构成
固体催化剂
Supported catalyst
催化剂对反应具有选择性； 催化剂具有寿命。
★按反应体系的聚集态给催化反应分类
非均相催化反应：
在两种或两种以上相存在的反应体系（催化剂、
反应物、产物）中进行的催化反应。如：
气固
Fe催化合成氨
气液
磷酸催化烯烃聚合反应
自学考试工业催化剂导论复习提纲
绪论一、催化剂和催化作用IUPAC1981定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速度而不改变反应的吉布斯自由焓变化，这种作用称催化作用。
[注意解释]催化剂能使反应按新的途径，通过一系列基元步骤进行，催化剂是其中的第一步反应物也是最后一步产物，催化作用是一种化学作用。
[注意]：光、电、热以及磁场等物理因素，虽然有时也能引发并加速化学反应，但其所应起的作用一般不能成为催化作用，而特殊的可以称为电催化和光5.按工艺与工程特点分类分为多相固体催化剂，均相配合物催化剂，和酶催化剂等三大类。
四、催化剂的化学组成和物理结构1．多相固体催化剂（使用比例最高）（1）主催化剂（活性组分）是起催化作用的根本性物质，没有它，就不存在催化作用。
（２）共催化剂是能和主催化剂同时起作用的组分（３）助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。
①结构助催②电子助催化剂③晶格缺陷助催化剂（４）载体是固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。
与助催化剂不同：载体在催化剂中的含量远大于助催化剂。
（５）其他稳定剂抑制剂稳定剂的作用：从晶体结构的角度考虑，会导致结晶表面积减少的主要因素是由于相邻的较小的结晶的扩散、聚集而引起的结晶长大，像金属或金属氧化物以累简单的固体，如果它们是以细小的结晶形式存在，特别容易烧结。
鉴于这种理由，当催化剂中活性组分是一种熔点较低的金属时，通常还应含有很多耐火材料的结晶，后者起着“间隔体”的作用。
常用的稳定剂有：氧化铝、氧化镁、氧化锆抑制剂定义：如果在主催化剂中添加少量的物质，能使前者的催化活性适当降低，甚至在必要时大幅度下降，则这种少量的物质称为抑制剂。
（和助催作用相反）加抑制剂的目的（场合）：过高的活性反而有害，它会影响反应器散热而导致＂飞温＂，或者导致副反应家剧，选择性下降甚至引起催化剂积碳失活。
工业催化复习资料最终版
1.催化剂的定义是:催化剂是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质.2.催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应。
3.催化剂的基本特征：1)催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
2)催化剂只能加速反应趋于平衡，不能改变平衡的位置（平衡常数）。
3)催化剂对反应具有选择性；4)催化剂的寿命。
4.工业催化剂一般有哪些组分组成？各组分具有什么功能？①活性组分：提供改变反应历程的组分,多为金属、氧化物、酸碱②载体组分:提供高的比表面积、孔结构、活性组分的分散剂、粘合剂、或支撑体.多数为硅和铝的氧化物③助催化剂组分：催化剂的辅助组分，本身没有活性或者活性很低，用于活性组分或载体改性。
5.载体的功能主要体现在哪几个方面？（分散作用、稳定作用、支撑作用，传热和稀释作用、助催化作用）①提供适宜的比表面和孔结构②维持催化的形状和机械强度③改善催化剂热传导性④提高催化剂中活性组分分散度⑤提供附加活性中心⑥活性组分和载体的溢流现象和强相互作用6.催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它包括催化剂的活性、选择性和稳定。
7。
多相催化反应过程中，从反应物到产物一般经历哪些步骤包括五个连续的步骤。
（1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散;（2）反应物分子在催化剂表面上吸附；（3）被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；(4）反应产物自催化剂表面脱附；（5）反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。
8.当气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象称为吸附现象。
9.几种等温吸附等温吸附平衡过程用数学模型方法来描述可得到等温方程，其中包括：Langmuir(朗格缪尔）等温方程,Freundlich(弗郎得力希）等温方程，T｝MKI｝IH(焦姆金)等温方程及BET(Brunauer，Emmett及Teller）等温方程等。
《工业催化基础》复习总结整理
酸碱的性质:
包括三个方面，第一方面是它归属的种类，是属于B酸还是 L酸，属 于B碱还是L碱；第二方面是酸碱的强度；第三方面是酸碱的浓度。
（一）固体酸的类型
固体酸的类型有B酸和L酸两种，对固体酸类型最有效的区分方法是红 外光谱法，它是通过研究NH3或吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱 来区分B酸和L酸的。固体酸吸附吡啶的红外吸收谱带见表所示，通过 这些谱带很容易的确定固体酸表面的B酸和L酸。（ 固体酸表面上吡 啶的红外吸收谱带，单位：cm-1）
氢键合的吡啶
配位键合的吡啶
吡啶正离子
1400~1447（VS）VS：极强 1485~1490（W） W：弱 1580~1600 (S) S：强
1447~1450（VS）
1485~1500 (VS)
（L酸中心）
1488~1503（V） V：可变到1580（V） 1540(S) 可变到1620（S）
（B酸与吡啶的结合）
SiO2-Al2O3，X型分子筛，SiO2-MgO NH3
差热分析法
酸量和酸强度 酸强度
SiO2-Al2O3 SiO2-Al2O3
NH3 哌啶
差 热 分 析 - 热 重 酸量和酸强度 分析法
SiO2-Al2O3
正丁胺、吡啶、丙酮、 甲乙酮
容量分析法
酸量
Al2O3
吡啶、NH3
容量质量分析法 酸量和酸强度 SiO2-Al2O3
第二节 酸碱的性质
常见指示剂的pKa见表所示，测定酸强度所用的碱指示剂
指示剂 中性红 甲基红 苯偶氮萘胺 二甲基黄 2-氨基-5-偶氮甲苯 苯偶氮二苯胺 结晶紫
碱型色
酸型色
pKa
黄
红
华理-工业应用催化剂复习
第一章工业催化剂概说1.1.1 催化概念催化剂: 一类能够改变化学反应的速度，不改变热力学平衡，并不被明显消耗的物质。
正催化剂：能加快反应速度的Cat.负催化剂：能减慢反应速度的Cat.催化作用：是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。
1.3.1 催化剂和催化作用IUPAC的定义：催化剂是一种物质，它能加速反应的速率，而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
催化剂能与反应物作用，但是在反应终了时能保持不变催化剂可以是气态物质（如氧化氮）、液态物质（如酸、碱、盐溶液）或固态物质（如金属、金属氧化物），还有些以胶体状态存在（如生物体内的酶）。
工业中，主要是固体催化剂。
1.3.2 催化剂的基本特性1、催化剂能够加快化学反应速率，但是本身并不进入化学反应的计量共性一定量的催化剂可以促进大量的反应物起反应，生成大量的产物。
2、催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物的结构具有选择性。
（特殊性和专用性）─反应类型选择性：不同催化剂对不同反应有效，如：SiO 2 -Al 2 O 3 催化剂对酸催化反应是有效的，但是对氨合成反应无效。
─反应方向选择性：从同一反应物出发，热力学上有不同的反应方向，生成不同的产物。
利用不同催化剂可以使反应有选择地朝某一个所需方向进行，生成所需产品。
对于某些串联反应，利用催化剂可以使反应停留在主要生成某一中间产物的阶段。
乙炔选择加氢，只停留在乙烯，而不进一步生成乙烷；苯选择加氢到环己烯；烃类部分氧化为醇、醛、或酮等，而不完全氧化为CO2 和H2O.3 、催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
─如：常温、常压、无其它外加功时，水不能变成H 2 和O 2 ，所以不存在任何能加快这一反应的催化剂。
4 、催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。
工业催化复习要点.doc
10.（记住这几个衅化率）=喂1111"〃。
％ s （选择1. 催化剂定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs 自由嬉变化。
2. 催化剂特征：a.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行 的反应。
b.催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。
c.催化剂对 反应具有选择性。
d.催化剂具有一定寿命。
3. 催化剂组成：活性组分、载体、助催化剂。
4. 固体催化剂衡量标准：a.给定温度下完成原料的转化率（活性越高，原料转化率的百分数越 大）。
b.完成给定的转化率所需的温度（温度越低活性越高）。
c.完成给定的转化率所需的空速 （空速越高活性越高）。
d.给定条件下目的产物的时空收率。
5. 载体种类：可以是天然的也可以是人工合成的，可分为低比表面积与高比表面积。
6. 催化指标：活性、选择性、稳定性。
7. 工业催化剂稳定性：热稳定性、化学稳定性、机械稳定性。
8. 助催化剂种类：结构型、电子型。
9. （记住这句话）均相催化常用于液相反应。
转化成目的产物的指定反应物的量X100% 已转化的指定反应物的量v _转化成目的产物的指定反应物的量X100 % 丫（产率）一 指定反应物进料的址1. 多相催化反应步骤：（1）反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；（2）反应物分子在 催化剂表面上吸附；（3）吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行 化学反应；（4）反应产物自催化剂内表面脱附；（5）反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的 介质扩散。
2. 扩散过程：内扩散、外扩散。
4. 吸附平衡定义：当吸附与脱附速度相等时，固体表面上吸附的气体量维持不变，这种状态 即为吸附平衡。
5. 吸附等温线定义：对于给定的物系，在温度恒定和达到平衡的条件下，吸附质与压力的关 系称为吸附等温式或称吸附平衡式，绘制的曲线称为吸附等温线。
6. 吸附等温方程：, 一K 8= KpLangmuir简单吸附式：】°】K^>0= J_ "C —1 pBet等温方程：火例一力)E财伽7.解离吸附特点：解离吸附分子在表而上的覆盖度与分压的平方根成正比。
工业催化课知识点总结
工业催化课知识点总结一、催化的原理和概念1. 催化的定义：催化是指在化学反应中，通过添加催化剂，降低反应的活化能，加快反应速率的过程。
催化剂通常不参与反应的终点物质，也不改变反应的平衡位置。
2. 催化的原理：催化是通过改变反应的过渡态的能量，降低反应的活化能，从而加速反应速率。
催化剂通过提供新的反应通道或减少反应物的间障，来促进反应的进行。
3. 催化剂的作用：催化剂可以通过多种途径来促进反应的进行，包括提供新的反应途径、减少反应物的能量障碍、提供反应物的正确导向等。
4. 催化剂的分类：根据催化剂的物理状态和作用方式，可以将催化剂分为固体催化剂、液态催化剂和气体催化剂。
根据其作用方式，可以将催化剂分为酸性催化剂、碱性催化剂、还原型催化剂等。
5. 催化反应的动力学：催化反应的速率通常可以用速率常数和反应物浓度的关系来描述，催化剂的作用可以通过改变速率常数来影响反应速率。
二、催化剂的特性和性能1. 催化剂的活性：催化剂的活性指的是其促进反应进行的能力，通常可以用反应速率来表征。
2. 催化剂的选择性：催化剂的选择性指的是其对不同反应产物的选择作用，通常可以通过理化方法和理论研究来实现。
3. 催化剂的稳定性：催化剂的稳定性指的是其在反应条件下不发生明显变化的能力，通常可以通过催化剂的结构和成分来实现。
4. 催化剂的表面特性：催化剂的表面特性对其活性和选择性有明显影响，包括表面能、表面结构、氧化还原性等。
5. 催化剂的再生性：催化剂通常需要经过多次使用，其再生性能对催化剂的经济性和可持续性有重要影响。
三、工业催化过程1. 工业催化的应用范围：工业催化广泛应用于石油加工、化工生产、环境保护等各个领域，其应用范围涉及烃类转化、氧化还原反应、氢化反应等。
2. 石油催化裂化：石油催化裂化是石油加工中最重要的催化技术之一，通过催化剂的作用，将重质石油馏分转化为轻质产品和高附加值产物。
3. 氧化还原反应：氧化还原反应也是工业催化中的重要应用之一，包括氧化脱氢、脱氧、氧化脱硫等。
工业催化复习纲要
催化：题型：选择题（30分）、填空（20分）、判断（10分）、简答（20）、简单推导（20分）1、 催化剂IUPAC 的定义：催化剂是一类增加反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能的物质2、3、 催化反应种类：均相催化、非均相催化（多相催化）、酶催化4、 催化剂的种类均相、多相、酶催化剂5、 催化剂的化学组成：1固体催化剂：主催化剂，共催化剂，助催化剂，载体2配合物催化剂：主催化剂（中心原子），助催化剂（配体）或主催化剂和助催化剂均是配合物3酶催化剂：酶=酶蛋白+辅基（辅酶），相当于主催化剂和助催化剂，两者分别存在时，均无活性。
6、 催化剂的特点：1可改变反应路径：路径改变，相应的能垒发生改变 2可改变速率：速率可增大，也可降低，如果正反应速率增大（或减小），则逆反应的速率也增大（或减小） 3反应前后本身不发生质的改变 4总反应的θm r G ∆不变 5催化剂具有选择性 6催化剂具有一定的寿命 7催化剂具有一定的活化温度8催化剂具有专一性 9催化剂具有高效性（可能中毒）其中三个指标最重要：活性、选择性、稳定性（寿命）研究中，开发新工艺和催化剂时首先追求高活性，其次是高选择性，最后才是稳定性；对现行流程和催化剂改进时，首先追求选择性，其次是稳定性，最后才是活性。
7、 载体的功能：载体时催化活性组分的分散剂、粘合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。
载体分为高比表面积和低比表面积两类。
载体不仅关系到催化剂的活性、选择性，还关系到他们的热稳定性和机械强度，关系到催化过程的传递特性。
8、 助催化剂分类：按作用机理不同分为：结构型和电子型。
结构型助催化剂的作用主要是提高活性组分的分散性和热稳定性。
电子型助催化剂的作用是改变主催化剂的电子结构，促进催化活性及选择性。
助催化剂除促进活性组分的功能外，也可以促进载体功能。
9、 载体的功能：1提供有效的表面和适宜的孔结构；2增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状；3改善催化剂的传导性；4减少活性组分的含量；5载体提供附加的活性中心；6活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用可诱导出新的活性。
催化原理复习提纲 1~4章
第一章：绪论1、催化的重要性（理解，能举例，开放性题目）答：催化有三重意思：催化科学、催化技术和催化作用。
催化科学：是研究催化作用的原理；研究催化剂①为何能使反应的分子活化，②怎样活化③以及活化后的分子的性能和行为；其重要性需由催化技术的广泛应用来说明，体现在提供理论指导。
催化科学①通过开发新的催化工程革新化学工业，提高经济效益和产品的竞争力，②通过学科渗透为发展新型材料（敏感材料、光电转换材料、储氢材料）和利用新能源做出贡献，③其跨学科性对生命科学有重要潜在意义，④将获得的对于活性中心的认识推广到分子学科的其他领域，通过对不同领域的分子作用机理的对比，获得新发现为本身的新应用创造条件。
催化技术：是催化作用原理的具体应用；90％以上的化学工业涉及催化技术，60%以上的产品与催化技术有关，在发达国家由催化技术直接和间接的贡献达到20-30％GDP；催化技术是现代化学工业的支柱和核心技术，而催化材料是催化技术的灵魂。
催化剂应用领域如下：（1）合成氨及合成甲醇: 产量最大的合成化学品（合成氨技术为一战提供火药和粮食）（2）石油炼制（煤、天然气）与合成燃料：运输量和消费量最大的化学品（二战德国:依赖于煤油的大生产）（3）无机化学工业：酸、碱、盐，硫酸和硝酸的生产（4）基本有机合成工业：醇、醛（酮）、酸、酯、腈（5）三大合成材料：合成树脂与塑料、合成橡胶、合成纤维（Ziegler-Natta、后过渡金属、茂金属催化剂）（6）精细化工产品：品种最多、平均单价高的化学品（7）生物化工：最有潜力和发展前景的化工领域（8）环境化学：与人类生存密切相关的领域，尾气净化催化作用：其理论对催化科学的形成奠定了基础，特别是化学热力学及化学动力学的理论。
如反应中间物种的形成与转化、晶格缺陷、表面活性中心、吸附现象以及诸多的实验研究方法对于探索催化作用的本质，改进原有催化剂和研究新的催化过程有推动作用。
总而言之：催化是中心科学。
催化剂工程复习整理
第一章——工业催化剂概述IUPAC 1976 定义：催化作用是靠用量很少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。
催化剂是一种能够改变化学反应的速率，而本身又不参加最终反应的物质。
1.催化剂的基本特性①催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。
这里指的是一切催化剂的共性——活性，即加快反应速率的关键特性。
由于催化剂在参与化学反应的中间过程后，又恢复到原来的化学状态而循环起作用，所以一定量的催化剂可以促进大量反应物起反应，生成大量产物。
②催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向、产物结构具有选择性。
选择性强调催化剂的专用性和特殊性，活性强调共性。
③催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。
④催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的化学反应。
⑤催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂，对反方向的反应也有效。
2.具有加氢功能的催化剂往往对脱氢过程也有活性？对于任一可逆反应，催化剂既能加速正反应，也能同样程度的加速逆反应，这样才能使其化学平衡常数保持不变。
因此，某催化剂如果是某可逆反应的正反应的催化剂，必然也是其逆反应的催化剂。
设某可逆反应的化学平衡常数是Kr，其正、逆反应的化学反应速率常数分别为k1、k2，由物理化学可知Kr=k1/k2，又因为催化剂不能改变Kr，故它使k1增大的同时，必然使k2同比例的增大。
3.催化剂的分类（1）根据聚集状态分类——固体，液体，气体均相催化反应定义：当催化剂和反应物形成均一相时（气相均相催化反应：气体分子热分解反应；液相均相催化反应：碱催化的水解反应）多相催化反应定义：当催化剂和反应物处于不同相时（催化剂多为固体）乙烯+O2在液相催化剂中合成乙醛，反应在水中进行，属于均相反应。
（2）根据化学键分类——金属键、等极键、离子键、配位键、金属键（3）按元素周期律分类——主族元素、过渡元素（5）按工艺与工程特点分类（以组成结构、性能差异和工艺工程特点为依据）分为多相固体催化剂，均相配合物催化剂，和酶催化剂等三大类。
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第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度（催化剂的共性—活性），催化剂对反应具有选择性（催化剂的专用性），只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应，只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置（平衡常数）2、催化反应分类催化反应机理分类反应：均相催化反应非均相（多相）催化反应酶催化反应机理：酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法：主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能：活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性：催化剂对反应加速的程度，用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性（活性组分挥发、流失；活性组分烧结或微晶长大，进而比表面、活性位减少）化学稳定性（稳定的催化剂化学组成和化合状态，活性组分和助催化剂不产生化学变化）抗污稳定性（催化剂表面积焦、积炭）抗毒稳定性（催化剂对有害物质毒化的抵抗能力）选择性：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。
用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S（选择性）= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y（产率） = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散（孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附：产物分子自催化剂内表面脱附（孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型（Langmuir表面模型）——理想吸附固体表面能量分布均匀，吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附原有不均匀表面模型（Surface heterogeneity）固体原有表面能量分布是不均匀的。
气体首先吸附在能量最高（最活泼）的表面位上，这时形成的吸附键最强，吸附热最大。
后来气体分子只能在能量依次下降的表面位上发生吸附诱导不均匀表面模型（Induced surface heterogeneity）固体表面能量分布起初是均匀的，但是吸附分子之间的相互排斥作用会诱导固体表面产生不均匀性。
表面覆盖度的增大，吸附分子间的排斥作用加强，从而减弱了吸附键的强度4.吸附等温线：理想吸附 (Langmuir 解离吸附竞争吸附)与非理想吸附 (Temkin Freundlich BET) 性质及应用范围5.吸附和催化反应过程中的溢流现象：氢溢流与氧溢流氢分子在金属表面吸附并解离成原子态氢，然后迁移到金属氧化物、活性炭、分子筛或其它固体表面上，并与氢的接受体形成新键（氢溢流）与氢溢流一样，其它原子态物种（O）、分子态物种（CO、NO）也可发生溢流现象第三章催化剂的制备1.沉淀法：形成沉淀的条件；沉淀过程；金属盐类和沉淀剂的选择；影响沉淀的因素(晶体和非晶)；沉淀的后处理过程。
条件和过程：在金属盐溶液中加入沉淀剂，生成难溶金属盐或金属水合氧化物，从溶液中沉淀出来，再经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型、活化等工序制得催化剂或催化剂载体选择：硝酸盐，硫酸盐，有机酸盐。
碱类，碳酸盐，有机酸。
不能引入有害杂质，沉淀剂溶解度要大，沉淀物溶解度要小，沉淀要易过滤和洗涤，沉淀剂必须无毒。
老化后处理过程：过滤，洗涤，干燥，焙烧，成型，活化因素：容易浓度，ph，温度，搅拌强度，加料方式2.溶胶-凝胶法：溶胶；凝胶；金属醇盐；溶胶：分散在分散介质中的分散相颗粒粒径为1-100 nm的分散系统凝胶：溶胶通过胶凝作用，胶体粒子相互凝结或缩聚而形成三维网状结构，从而失去流动性而生成的一种体积庞大、疏松、含有大量介质液体的无定形沉淀金属醇盐：金属和醇缩合的产物3.微乳法：微乳体系组成；影响生成纳米粒子的因素组成：有机溶剂水（溶液），水（溶液），助表面活性剂因素：W/O值，反应物浓度，表面活性剂种类及浓度，助表面活性剂种类及浓度，温度4.熔融法在高温条件下将催化剂的各组分熔合成为均匀的混合体、合金固熔体或氧化物固熔体，以制备高活性、高稳定性和高机械强度的催化剂5.浸渍法：浸渍液的配置；浸渍影响因素配置：活性组分金属的易溶盐——硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐、乳酸盐）适当的浓度因素：浸渍时间，浸渍液浓度第四章酸碱催化剂1.固体酸碱的定义和分类酸：能给出质子的物质，碱：能接受质子的物质。
B 酸（质子酸） B 碱（质子碱）酸：能接受电子对的物质，碱：能给出电子对的物质， L 酸（非质子酸） L 碱（非质子碱）分类：2.固体表面酸碱性质及其测定：固体酸性质的测定；酸强度与酸量的测定（三种方法）酸位类型的鉴定——吸附探针分子（NH3或吡啶）的红外光谱法方法：指示剂法（测定酸强度），指示剂－正丁胺滴定法，程序升温脱附法3.酸碱中心的形成过程：金属氧化物；复合氧化物(田部浩三)；如书54页4.固体酸碱催化反应机理：酸催化；碱催化；协同催化酸催化——正碳离子机理碱催化——负碳离子机理5.固体酸的催化作用：酸位与催化作用的关系；酸量与催化活性的关系；酸强度与催化活性和选择性的关系⏹酸位：1多数酸催化反应是在 B 酸位上进行的，L 酸位无活性2、L 酸位催化作用3、B、L 酸位兼备催化作用⏹酸量：活性与酸量（H0 -3）呈线性关系，即：酸量↗，活性↗，非线性关系⏹酸强度：强酸中心 C - C 断裂：催化裂化、骨架异构化、烷基转移和歧化反应等弱酸中心，C - H 断裂：氢转移、水合、环化、烷基化等反应不全，见书6.固体超强酸：种类；酸性来源；失活原因以及改性措施种类：负载卤素系列：SbF5、TaF3、BF3等负载在Al2O3、SiO2、SiO2-Al2O3、SiO2-ZrO2 等载体上SO42-促进系列（SO42-/MxOy）： SO42-/ZrO2、SO42-/TiO2、SO42-/Fe2O3金属氧化物促进系列：WO3/ZrO2、WO3/TiO2、WO3/Fe2O3、WO3/SnO2、MoO3/ZrO2、B2O3/ZrO2酸性来源：固体超强酸的失活：表面SO42-的流失（最主要，尤其是液固反应）表面SO42-被还原，S从+6价降至+4价结炭与中毒改性措施：引入其它金属或金属氧化物，引入稀土元素分子筛改性7.杂多酸：假液相性以及催化位由于杂多酸的次级结构具有较大柔性，极性分子容易通过取代其中的水分子或扩大聚阴离子之间的距离而进入其体相中。
这种吸收了大量极性分子的杂多酸类似于一种浓溶液，其状态常被称为“假液相”杂多酸比表面虽低（< 10 m2/g），但由于具有“假液相”特性，极性分子可进入其体相，因此催化反应不仅能在其表面上进行，而且还能在其体相内进行，因此活性很高若仅发生表面型反应，那么反应活性与杂多酸比表面积直接相关第五章分子筛催化剂1.分子筛晶胞化学组成以及结构层次分子筛多为结晶硅铝酸盐，其晶胞化学组成式可表示为：M2/nO ·Al2O3 ·xSiO2 · yH2O，能在分子水平上筛分物质2.分子筛类型以及结构特征方钠型沸石，如A型分子筛，八面型沸石，如X-型、 Y-型分子筛，丝光型沸石，高硅型沸石，如ZSM-5等3.分子筛的性质特点4.分子筛表面酸性的来源以及酸性调变分子筛表面上的OH基显酸位中心；骨架外铝离子会强化酸位，形成L酸中心；多价阳离子也可能产生OH基显酸位中心；过渡金属离子还原可能形成酸位中心。
酸性调变：前面所述的分子筛酸中心形成的机理，具有普适性；对于耐酸性强的分子筛，如ZSM-5、丝光沸石等，可以提过稀盐酸直接交换将质子引入。
其它分子筛均需先变成铵型后，再加热分解。
OH基酸位的比活性，因分子筛而异。
通常OH基的比活性是分子筛中Si/Al的函数， Si/Al越高， OH基的比活性越高。
5.分子筛的择形催化(定义机理调变措施)分子筛结构中有均匀的内孔，当反应物和产物的分子大小与晶内孔径相接近时，催化反应的选择性取决于分子与孔径的相应大小，这种选择性称之为择形催化。
⏹择形选择性机理：由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的，称为质量传递选择性；由催化反应过渡态空间限制引起的，称为过渡态选择性。
⏹措施：毒化外表面活性中心；修饰孔口的大小；改变晶粒大小。
第六章金属催化剂1.金属催化剂都是过渡金属？电子组态特点？金属催化剂都是过渡金属组态特点：最外层有1~2个S电子，次外层有1~10个d 电子。
Pd 的最外层无S 电子，除Pd外这些元素的最外层或次外层没有填满电子、特别是次外层d电子层没有填满。
2.d空穴与化学吸附以及催化性能的关系？带空穴愈多，末配对的d电子愈多，对反应分子的化学吸附也愈强。
有d带空穴，就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，生成表面中间物种，具有催化性能。
对于Pd和IB族(Cu、Ag、Au)元素d轨道是填满的，但相邻的S轨道上没有填满电子。
在外界条件影响下，如升高温度时d电子可跃迁到S轨道上，从而形成d空穴，产生化学吸附。
催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这就要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力。
过渡金属的d空穴正是具有这种特性，然而对一定的反应，要求催化剂具有一定的d空穴，而不是愈多愈好。
3.d特性百分数：定义以及与催化活性的关系d特性百分数（d%）：杂化轨道中d原子轨道所占的百分数。
关系：从活化分子的能量因素考虑，要求化学吸附既不太强，也不要太弱。
吸附太强导致不可逆吸附，吸附太弱则不足以活化反应分子。
金属催化剂的活性要求d％有一定范围。
广泛应用的加氢催化剂主要是周期表中的第四、五、六周期的部分元素，它们d％差不多都在40％~50％范围内。
4.几何因素，晶格缺陷与催化活性的关系分子的活化是通过与催化剂表面的相互作用而实现的。
即由化学吸附而形成活化络合物，再进一步反应。
如果这种作用力是属于共价键，那么形成的表面键就具有一定的方向性，要使反应分子活化，首先必须在化学吸附过程中使某些键变形，甚至断裂。
这要求反应物分子中原有的键与催化剂表面原子间的键长相对应，键角的张力最小。
要求催化剂原子和反应物分子结构在几何尺寸上接近的理论称之为几何对应理论。
对于一个真实的晶体，总有一种或多种结构上的缺陷。
这些缺陷对固体催化剂的化学吸附、催化活性、电导作用和传递过程等都起着极为重要的作用。