催化剂PPT课件

➢ 热熔法 即将主催化剂及助催化剂组份放在电炉内熔 融后，再把它冷却和粉粹到需要的尺寸，如合成氨 用的熔铁催化剂。
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➢ 此外还有热解法（将草酸镍加热分解成高活性的 镍催化剂）等催化剂的制备方法。制成的催化剂 有的还需要经过一定的焙烧（如α-Al2O3·3H2O在 600℃煅烧成活性的γ-Al2O3等）才能使用。由于 催化剂的实际化学组成、结构形式和分散的均匀 性等都对其性能有重要影响，故催化剂制备中各 个步骤的操作规程必须严格遵守。
ra
k
a
PA
A
rd
kd
B A
A bPA1/ n
n n 1
b (ka / kd )1/ n
适用于低覆盖率的情况。
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3）Temkin型
吸附等温线方程是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函 数的关系而导出的。
ra ka PAegA rd kd ehA
A
1 f
ln( aPA )
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3.催化剂的物理结构
1）比表面，按BET法测。固体催化剂内含有大小不 等的孔道，形成相当大的内表面积。颗粒的外 表面积和内表面积相比，很小，一般忽略不计， 催化反应在内表面上进行。
Vm
1 斜率＋截距
Sg
Vm N0 Am VW
3.催化剂的类别：
催化剂一般包括金属（良导体）、金属氧化物、硫化物 （半导体），以及盐类或酸性催化剂等几种类型。
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4.固体催化剂的主要组成
固体催化剂一般由活性组分、助催化剂和载体组成。
1）活性组分 催化作用，通常是金属或金属氧化物， 例如铁、铜、铝及其氧化物；分布在大表面积，多孔的载 体上。
生成凝胶，再静置相当时间使之晶化，然后过滤，
水洗，干燥而得。
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➢ 喷涂法及滚涂法 即将催化剂溶液用喷枪或其它手段 喷射于载体上而制成，或者将活性组份放在可摇动 的容器中，再将载体加入，经过滚动，使活性组份 粘附其上而得。
➢ 溶蚀法 如骨架镍即是先将Ni与Al按比例混合熔炼， 制成合金，粉粹以后再用苛性钠溶液溶去合金中的 Al而形成骨架镍的。
在吸附时，气体分子不断撞击到催化剂表面上来而有一部分
被吸附住，但由于分子的各种动能，也有一些吸附的分子脱
附下去，最达到动态的平衡。
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覆盖度θ：固体表面被吸附分子覆盖的分率。 A + σ = Aσ
吸附速率 ra ka PA (1 A )
脱附速率 rd kd A
平衡时，则 ra rd
第五章
催化剂与催化动力学基础
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第一节 催化剂
1.概述
催化反应：
均相催化： 多相催化：
气相 液相
气、固 液、固
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➢ 常见的几种重要催化反应：
光合作用： 啤酒发酵、等等
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2.催化剂的性能要求：
工业催化剂所必备的四个主要条件：活性好、选 择性高、寿命长、机械强度高。 活性适中，温度过高，就会造成“飞温”。
5）喷涂法或滚涂法。 7）热溶法。
6）溶蚀法。 8）热解法等。
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➢ 混合法 即将催化剂的各个组份作成浆状，经过充 分的混合（如在混炼机中）后成型干燥而得。
➢ 浸渍法 即将高比表面的载体在催化剂的水溶液中 浸渍，使有效组成吸附在载体上，如一次浸渍达 不到规定的吸附量，可在干燥后再浸。此外，要 将几种组份按一定比例浸渍到载体上去也常采用 多次浸渍的办法。
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第二节 固体催化剂的物理特性：
1.物理吸附和化学吸附 物理吸附——范德华力 多分子层 化学吸附——化学键力 单分子层
2.吸附等温线方程式
吸附和脱附达平衡时，吸附量与压力有一定的 关系，这种关系曲线。
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1）Langmuir吸附
假定：1）均匀表面。 2）单分子吸附。 3）吸附分子间无作用力。 4）吸附机理相同。
2）助催化剂 本身基本没有活性，但能够提高催化剂的 活性、选择性和稳定性。
3）载体 作用是承载活性组分和助催化剂，是负载活性 组分和助催化剂的骨架。如活性炭、硅藻土、分子筛、 Al2O3等。要有一定的强度。
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5.催化剂的制法： 1）混合法。
2）浸渍法。
3）沉淀法或共沉淀法。 4）共凝胶法。
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➢ 沉淀法或共沉淀法 即在充分搅拌的条件下，向催化 剂的盐类溶液中加入沉淀剂（有时还加入载体）， 即生成催化剂的沉淀。再经过滤及水洗除去有害离 子，然后煅烧成所需的催化剂组成。
➢ 共凝胶法 即把两种溶液混合而生成凝胶。如合成分
子筛就是将水玻璃（硅酸钠）与铝酸钠的水溶液与
浓氢氧化钠溶液混合，在一定的温度和强烈搅拌下
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6.固体催化剂的性质
催化剂是能够加速化学反应速率，但本身能复原的物 质。催化剂有下列性质： 1）产生中间产物，改变反应途径，因而降低反应活化 能和加速反应速率； 2）不能改变平衡状态和反应热； 3）必然同时加速正反应和逆反应的速率； 4）具有选择性，使化学反应朝着期望的方向进行，抑 制不需要的副反应。
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多分子吸附方程：
i
ki pi
1 ki pi
i
吸附量与压力的关系是双曲线型。
Hinshelwood利用本模型成功地处理了许多气固相催化反 应，所以又称L-H机理。
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2）Freundlick型
根据实验结果，得知吸附热随吸附量而有变化，这就反 映催化剂表面未必是均匀的。
A
K A PA 1 K A PA
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KA
ka kd
— —吸附平衡常数
K APA 1 则 A K APA
对于离解吸附
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A 2
ka
k
ra ka PA (1 A )2
A
(K APA )1/ 2 1 (K APA )1/ 2
2 A1/ 2
rd
kd
2 A
f hg a ka / kd
2)、3)是偏离理想吸附。实际吸附原因：表面不均匀、
吸附分子间的相互作用。
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4）BET方程
以Langmuir模型为基础，把它推广到多分子层吸附的情况
P 1 (C 1)P V (P0 P) VmC VmCP0
可以利用此式测催化剂比表面积。
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