最新工业催化复习纲要

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 < 1

2.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