催化剂工程导论_大纲及思考题答案

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催化剂工程导论复习题库

催化剂工程导论复习题库一、名词解释催化剂——一种物质，旧称触媒，它能够改变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。

载体——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。

抑制剂——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）。

均匀共沉淀法——是使待沉淀金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合，预先造成一种十分均匀的体系，然后调节温度和时间，逐渐提高pH值，或者在体系中逐渐生成沉淀剂等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢进行，以制得颗粒十分均匀而且比较纯净的沉淀物。

陈化——沉淀在其形成之后发生的一切不可逆变化称为沉淀的陈化。

浸渍法——将载体浸泡在含有活性组分（注、助催化剂组分）的可溶性化合物溶液中，接触一定的时间后除去过剩的溶液，再经过干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂。

熔融法——是在高温条件下进行催化剂组分的熔合，使其成为均匀的混合体，合金固溶体或氧化物固体。

适用于少数不得不经熔炼过程的催化剂，为的是要借助高温条件将各个组分熔炼成为均匀分布的混合物，甚至形成氧化物固溶体或合金固溶体。

离子交换法——借用离子交换剂作为载体，以阳离子的形式引入活性组分，制备高分散、大比表面积、均匀分布的附载型金属或金属离子催化剂。

机械强度——催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。

强度是任何固体催化剂的一项主要性能指标，它也是催化剂其他性能赖以发挥的基础。

寿命——指催化剂在使用条件下，维持一定活性水平的时间（单程寿命），或者每次活性下降后经再生而又恢复到许可活性水平的累计时间（总寿命）。

寿命是对催化剂稳定性的总概括。

转化率——反应物A已转化的物质的量与反应物A起始的物质的量之比，以百分数表示。

空速——物料的流速（单位时间的体积或质量）除以催化剂的体积就是体积空速或是质量空速，单位s-1。

催化剂与催化作用思考题

催化剂与催化作用思考题第一章绪论1.催化反应的反应热、活化能是否与非催化反应的相同？为什么？（1）不改变反应热：因为催化剂只是通过改变化学反应历程来降低活化能，而化学反应前后的能量变化是由反应物和产物在反应体系中的相对能位来决定，反应物与产物的结构确定了它们的相对能位，即不改变反应物与生成物的摩尔焓，因此加入催化剂不改变反应热。

（2）降低活化能：因为催化剂通过改变反应历程，使反应沿着一条更容易进行的途径进行。

2.催化剂能否改变化学平衡？不会改变，因为反应终了时催化剂的化学性质没有改变,不会影响反应体系的标准自由能变化ΔG(状态函数,决定于过程的始态与终态,与过程无关),因而也不会影响平衡常数K。

3.催化剂的活性、选择性的含义是什么？（1）活性定义：一般,指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率(来衡量)。

对于反应其反应速率为（2）选择性定义：当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时，催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。

4.影响催化剂的寿命的因素有哪些？①化学稳定性:化学组成与化学状态稳定，活性组分与助剂不反应与流失；②耐热稳定性:不烧结、微晶长大和晶相变化；③抗毒稳定性:抗吸附活性毒物失活；④机械稳定性:抗磨损率、压碎强度、抗热冲击。

决定催化剂使用过程中的破碎和磨损5.载体在催化剂中的作用是什么？①分散活性组分：提供大表面和孔隙结构、节省活性组分、提高抗中毒能力、提高抗烧结能力（热量散发和移去）、提高机械强度（粘结剂）②提供催化活性（双功能催化剂）③调变活性相纳米粒子的结构、形貌、大小6.结构型助剂与调变型助剂有何区别？结构性助剂：通过对载体和活性组分的结构作用，主要是提高活性组分的分散性和稳定性；调变型助剂：通过改变催化剂的电子结构，促进催化剂的选择性7.一个好的工业催化剂应满足哪些条件？（1）高活性：缓和的反应条件低压、低温、高空速、大处理量降低装置造价降低操作费用提高过程经济性（2）稳定性好：长寿命、使用时间长活性下降慢抗烧结、中毒、结焦、污染能力强降低催化剂费用提高过程经济性8.何为转化率、收率和比活性？如何计算转化率、收率和选择性？（1）转化率：已经转化的物料量占总进料量的比例大小产率：生成的目的产物量占反应物初始总量的比例选择性：目的产物占总产物的比例（m%, mol%）9.固体催化剂按导电性分为几类？每类催化剂的基本特征是什么？导体、半导体与绝缘体第二章与第三章1.说明吸附热、吸附活化能、脱附活化能随表面覆盖度变化而变化的原因？并画出变化关系图。

催化剂工程导论

催化剂工程导论一、定义题1.什么是助催化剂？（P18）助催化剂是催化剂中具有提高催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械程度和寿命等性能的成分。

虽然助催化剂本身并无活性，但只要在催化剂中添加少量助催化剂，即可明显达到改进催化剂性能的目的。

2.什么是设备放大效应？ P133随着催化剂制备规模由小试而中试，再由中试而工业化大生产，设备逐步增容，构造还可能变化，由此而带来制品质量的种种差异，可称之为设备的放大效应。

3.什么是比表面积？(p93)催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和，单位为/ g ,有时也简称比表面4.什么是TGDTA?TG指的是热重分析，DTA指的是差热分析，TG和DTA一般是在一台仪器上，也就是热重-差热分析仪.5.什么是过渡浸渍？这个自己找一下二、判断题1、用沉淀法制备催化剂，加料方式对催化剂性能影响不大。

（×）答案在p35：经验证明，在溶液浓度，温度，加料速度等其他条件完全相同的条件下，由于加料方式的不同，所得沉淀的性质也可能有很大差异，并进而使最终催化剂或载体的性质出现差异。

2、催化剂不参与化学过程。

（×）实质是参加了化学反应，经过一次化学循环后又恢复到原来的组成3、工业催化剂载体都是多孔惰性物质。

（×）正确说法：工业催化剂载体多数是孔性惰性物质4、起加速化学反应的物质是催化剂。

（×）起加速化学反应的物质也可能不是催化剂。

答案在p13第一段第二段：催化剂是在化学方面起加速化学反应的作用，而像光、电子热以及磁场等物理因素有时也能引起并加速化学反应，但其所起的作用一般不被称为催化作用。

根据定义：起催化作用的物质称为催化剂，知其不是催化剂。

5、合成氨催化剂中的Al2O3是电子型助催化剂。

（×）答案在P19 :它是结构型助催化剂。

三、选择题1、双金属重整催化剂中，氧化铝作什么成分？（载体）2、制备骨架镍催化剂应采用（热熔融法）P46~473、干燥温度范围（80~200℃），焙烧温度范围（≥600℃）P374、分子筛中择形性最好的是哪个？ZSM55、浸渍法制备多组分催化剂应采用（多次浸渍）P43四、简答题1 简述Dowden建议的催化剂设计程序。

第1,2,3,4,5章思考题

•第一章工业催化剂概述1、举例说明催化剂在国计民生中的作用。

2、1976年国际纯粹及应用化学协会公布的催化作用的定义是什么？要求深刻理解其含义。

3、什么是催化剂的基本特征？4、为什么催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置？5、为什么对正方向有效的催化剂对反方向的反应也有效？6、根据聚集状态如何对催化剂进行分类？7、按工艺和工程特点如何对催化剂进行分类？8、主催化剂的定义是什么？9、共催化剂的定义是什么？10、助催化剂的定义是什么？11、助催化剂可分为哪几类？它们各自的定义是什么？12、载体的定义是什么？13、均相配合物催化剂在化学组成上是由什么组成的？14、均相配合物催化剂的缺陷是什么？15、固体非均相催化剂的优缺点是什么？16、均相催化的优缺点是什么？17、催化剂为什么具有催化活性？第二章工业催化剂的制造方法1、写出沉淀法的一般操作步骤。

2、单组分沉淀法的用途是什么？3、共沉淀法的用途是什么？4、举例说明均匀沉淀法。

5、选择沉淀剂有何原则？6、沉淀形成的影响因素是什么？9、何谓陈化？如何进行陈化？沉淀的陈化如何影响催化剂性能？10、沉淀是如何带入杂质的？11、如何减少或避免杂质的引入？12、在催化剂制备中如何进行洗涤？13、干燥的目的是什么？14、焙烧的目的是什么？第三章催化剂性能的评价、测试和表征1.比速率的概念（体积比速率、质量比速率、面积比速率）。

转化率的定义、空速、空时、时空得率、选择性、收率、单程收率2. 气-固相催化反应的历程和机理3.积分反应器、微分反应器、无梯度反应器的优缺点4.评价与动力学试验的流程和方法5.如何设计实验排除内扩散的影响6. 如何设计实验排除外扩散的影响7. 催化剂的粒径测定方法8.机械强度测定方法9.什么是催化剂中毒？毒物有哪些？10. 评价和比较催化剂抗毒稳定性的方法？11. 催化剂比表面积的测定方法？12. 叙述BET法测单一比表面积的原理。

催化剂工程导论04

• 汞对多数固体是非润湿的，汞与这些固体的接触角大于90°，需加外力才能进入固体孔中。以σ表示汞的表面张力，汞与固体的接触角为φ，汞进入半径为r的孔需要的压力为P，则孔截面上受到的力为r2πP，而由表面张力产生的反方向张力为-2πrσcosφ，当平衡时，二者相等，故有
• r2πP = -2πrσcosφ
1 0.808
1.55103
V脱
• 3) 计算V孔，它等于P/P0为0.95的VL，即吸附剂内孔全部填满液体的总吸附量，以公式表之：
• V孔= (VL ) P / P0 0.95
• 4) 将VL/V孔（%）对rp作图，得孔分布的积分图。从此图可算出在某rp区间的孔所占体积对总孔体积所占的百分数。
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•返 •回
•
图3.6 色谱法测定比表面积装置
• Vl、V2一针形阀；V3—三通活塞；Ml、M2一流量计；T―热导池；R一搅拌器。
•
图3.7
吸附一脱附色谱峰示意图
• 计算表面积需要数据如下：
• W—抽气后的催化剂的重量，（g）；
• f—换算因子，（ml/峰面积cm2）； • PA—大气压，（Pa）； • P—氮气饱和蒸汽压； • VT—总流速，（ml/min）； • VHe—氦气流速，（ml/min）； • VN2 —氮气流速，（ml/min），
• b)重量法
• 与容量法类似，不同之处在于吸附量是在改变压力下，由石英弹簧称吊挂的样品因吸附前后重量变化所引起弹簧伸长而计算得出的。这种方法仍需要真空装置，其准确度要比容量法小得多。
•
上述两种方法由于其不足，在使用上
受到限制。故在此仅介绍目前国内外发展
较快的下述方法。

催化剂工程

催化剂工程一、单选(20 分1、根据吸附与催化的“火山形原理” ,下列说法哪种是正确的() A 吸附越强, 反应活性越好B、吸附越弱，反应活性越好C中等吸附强度，反应活性最好D、中等吸附强度，反应活性最差正确答案:C2、大气污染物产生或排放的源头有动态源和静态源两类,下面()是动态源A发电厂烟气B、水泥厂烟气C机动车尾气D、工业锅炉烟气正确答案:C3、下述哪些参数可用于表示催化剂的活性?()A转化率、时空产率、活性表面积B、转换频率、反应速率常数C活性中心，活性表面积D、转换频率、反应速率正确答案:B4、在用压汞法测孔结构时()A.样品孔半径越大，所需汞压越大B.样品孔半径越小，所需汞压越小C样品孔半径越大，所需汞压越小D.样品孔半径与所需压无关正确答案:C5、表征固体催化剂的表面结构可用的方法或仅器设备是:()A、XRDB、SEMC.XPSD.EXAFS 正确答案:D6、下列那个不是影响Tio2 光催化反应活性的影响因素()A 晶体结构B、表面结构C颗粒直径D、氧气分压正确答案:D7、在过渡金属中,下列哪种物质的化学吸附最弱() A 乙烷B、乙烯C乙炔D苯正确答案:A 8、B.E.T方程式的导出是基于()A化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来B、物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的D、物理吸附的多分子层理论，用FreUndlich的非理想表面吸附模型推导岀来的正确答案:B9、分子筛催化剂择形催化有()种类型A、 3B、 5C.2D.4正确答案:D10.表征催化剂的表面组成和价态可用的仪器设备是:()A.XRDB、SEMC.XPSD、HEED正确答案:C 11、下列四个叙述中对金属氧化物催化剂错误的是A.通常为复合氧化物，组分中至少有一种是过渡金属氧化物B、各组分之间可能有相互作用C通常是均匀的一个相D、结构十分复杂正确答案:C12.下述方法不是将氧化物分散于大表面和载体的方法(A.沉淀B、干燥C离子交换D浸渍正确答案:B13、已知某催化剂的质量堆体积和汞置换体积,那么可以求出该催化剂的()A假密度B、真密度C视密度D、以上三种说法都正确正确答案:A 14、下列物质有可能作为催化剂的是()A高岭土B、岩石C木炭D、不锈钢正确答案:A 15、负载型催化剂通常用何种方法制备?()A.浸渍法B.沉淀法C.Raney法D.熔融法正确答案:A 16、催化裂化过程中,造成分子筛催化剂失活的主要原因是()A.活性组分的流失B、催化剂晶相结构受到大的破坏C催化剂颗粒破裂D.催化剂酸中心上发生严重积炭正确答案:D 17、固体酸催化剂不能催化的反应:()A 烃异构化B、醇脱水C苯烷基化D、甲醇脱氢正确答案:D 18、吸附等温线大致有几种类型?类型I 对应的吸附剂的孔径范围是多少?()A、5种类型;孔径＜2nmB、5种类型;孔径＜20nmC 4种类型;孔径＜2nmD、4种类型;孔径＜20nm正确答案:A 19、下列催化剂制备方法中,只能制备低含量金属负载型催化剂的是(A.沉淀法B、机械混合法C离子交换法D、浸渍法正确答案:C20、催化剂这一概念历史上最早是由哪位科学家于何年正式提出的( A 奥斯特瓦尔德,1806B贝采里乌斯，1836C贝采里乌斯,1808D奥斯特瓦尔德,1836正确答案:B二、多选(20 分21 、催化剂的活性随运转时间变化可分为的三个时期为()A上升期B、成熟期C稳定期D、衰老期正确答案:BCD 22、影响固体酸催化剂催化性能的酸性质因素有()A温度B、酸类型C压力D、酸量正确答案:BC 23、下面不属于n 型半导体的是()A、Z noB、N iOC、C u2OD、C UO正确答案:BCD 24.下列选项中会影响CO不同吸附态因素的是( A.金属的类别B遮盖率C温度和压力D、浓度正确答案:ABC 25 关于金属化学吸附活性描述正确的是(A.化学吸附热包括金属的升华热B、化学吸附热包括电负性校正C随着金属在周期表中的位置从左到右，化学吸附热逐渐减少D.化字吸附热与金属原子气相反应热不一致正确答案:ABC 26、金属催化剂主要催化哪些类型的反应()A加氢反应B、重整(异构)反应C氧化反应D、腐蚀处理正确答案:ABC27、催化裂化过程中,造成分子筛催化剂失活的主要原因不包括(A.活性组分的流失B、催化剂晶相结构受到大的破坏C催化剂颗粒破裂D、催化剂酸中心上发生严重积炭正确答案:ABC28、下面()是化石能源A.液化气B原子能C石油D沼气正确答案:ACD29、碱土金属氧化物表面上具有()碱位A具有得到电子能力的B、可提供碱性的C可获得碱性的D、具有给予电子能力的正确答案:BD 30、金属催化剂的毒物主要包含()A 硫化物B、砷化物C氰化物D、重金属杂质正确答案:ABD 31、关于能带描述正确的是()A.满带指能带已经充满电子B、禁带是指电子不能存在的区域C能带的电子充填情况等同于原子能级D.能带中能级的密度随能量增加而增加正确答案:ABD32、Langmuir 吸附模型有哪些假定(A吸附剂表面均匀B.吸附分子间无相互作用C吸附是单分子层吸附D.任何条件下，吸附与脱附都不可建立动态平衡正确答案:ABC33、下列影响催化剂活性衰退的原因中,不可逆的是()A活性组分的烧结B、活性组分剥落C、催化剂的化学组成发生变化D、吸附了其他物质正确答案:ABC34、载体可用于()A改进催化剂的机械强度B、改变由于温度变化引起的各种应力的能力C、改变由于温度相变引起的各种应力的能力D、改变催化剂的活性组分正确答案:ABC35、下列属于均相催化反应特点的是()A.反应物与催化剂是分子一分子间接触B、一般情况下，质量传递过程在动力学上不占重要地位C、在许多场合，都要考虑传质过程阻力对动力学的影响D.均相配位催化反应机理涉及的是容易鉴别的物种正确答案:ABD36、下列催化过程中,不是因活性组分挥发流失造成催化剂失活的是A用于催化重整反应的Pt-Re∕-AI203催化剂B 用于催化酯化反应的固体酸催化剂C用于催化醋酸和乙炔合成醋酸乙烯的醋酸锌活性炭催化剂D用于催化加氢反应的骨架镍催化剂正确答案:ABD 37、下面()物质含有固体酸中心A、分子筛B、高岭土C、烧碱D、阴离子交换树脂正确答案:AB38、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是()A 粒子与流体间有浓度差B、粒子与流体间无浓度差C床层径向有温度梯度D、床层径向有浓度梯度正确答案:BCD 39、分子筛催化剂的特点是什么()A.具有较高活性B.具有较高选择性，但不可择形催化C.、具有较灵活的调变性D.具有较好的稳定性正确答案:ACD40、催化剂浸渍制备法中活性组分分布的类型有(A.蛋白型B.蛋黄型C蛋壳型D.均匀型正确答案:ABCD三、判断(23 分41、均相催化列与反应物或产物处于同一相态中正确答案：正确42、从功能来看,固体催化剂最多由三部分构成:活性组分、助剂、载体。

催化剂工程导论12

•
电镜
•
XRD
•
热分析（DTA; TG）方法、
原理、
• 近代物理方法电子探针
应用
•
红外光谱
•
各种联用技术
• 第四章
• 开发过程 • • • • •
实验室工作资料准备参考样品剖析配方筛选
扩大试验中型制备试验中型评价试验
工业生产、试用与换代开发
• 第五章
• 催化剂设计的意义、目的、发展
催化剂工程导论
复习纲要及答疑
• 第一章
一、常用的无机化工、石油炼制、有机化工用催化剂
二、催化基本概念
催化剂
•
催化作用
•
催化剂基本特征
•
催化剂分类法
•
催化剂组成
• 第二章
• 一、常用工业催化剂制造方法
• 沉淀法原理

•
分类
•
影响因素（工艺条件）
• 浸渍法原理
•
分类
•
影响因素（工艺条件）
•
• 热熔融法
原理
• 离子交换法
• 混合法
影响因素（工艺条件）
• 成型方法
• 二、固体催化剂制备方法的新进展
•
有关概念及方法
• 第三章
• 一、活性测定及表示法，
•
实验室反应器
• 二、宏观测试：
•
颗粒直径及粒径分布
•
机械强度
•
比表面积
•
孔结构：密度；比孔容积，孔隙率，
平均孔径、孔长；孔隙分布
• 三、微观性质测定及结构表征
催化剂工程导论复习纲要及答疑第一章一常用的无机化工石油炼制有机化工用催化剂二催化基本概念催化剂催化作用催化剂基本特征催化剂分类法催化剂组成第二章一常用工业催化剂制造方法沉淀法原理分类影响因素工艺条件浸渍法原理分类影响因素工艺条件热熔融法原理离子交换法混合法影响因素工艺条件成型方法二固体催化剂制备方法的新进展有关概念及方法第三章一活性测定及表示法实验室反应器二宏观测试

催化剂工程导论_大纲及思考题答案

催化剂课程教学内容及教学基本要求第一章工业催化剂概述本章重点催化若干术语和基本概念，难点催化剂的化学组成和物理结构。

第一节催化剂在国计民生中的作用本节要求了解催化剂在国计民生中的作用(考核概率5%)。

1 催化剂—化学工业的基石2 合成氨及合成甲醇催化剂3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业4 基础无机化学工业用催化剂5 基本有机合成工业用催化剂6 三大合成材料工业用催化剂7 精细化工及专用化学品中的催化8 催化剂在生物化学工业中的应用9 催化剂在环境化学工业中的应用第二节催化若干术语和基本概念本节要求理解催化若干术语和基本概念(考核概率90%)，掌握催化剂的化学组成和物理结构(考核概率95%)。

1 催化剂和催化作用2 催化剂的基本特征3 催化剂的分类4 催化剂的化学组成和物理结构5 多相和均相催化剂的功能特点6 多相和均相催化剂的同一性7 新型催化剂展望第二章工业催化剂的制造方法本章重点是沉淀法和浸渍法，难点是催化剂的制备原理和技术要点。

第一节沉淀法本节要求理解沉淀法的分类(考核概率60%)，掌握沉淀操作的原理和技术要点(考核概率80%)，了解沉淀法催化剂制备实例(考核概率20%)。

1 沉淀法的分类2 沉淀操作的原理和技术要点3 沉淀法催化剂制备实例第二节浸渍法本节要求掌握各类浸渍法的原理和操作(考核概率80%)，了解浸渍法催化剂制备实例(考核概率20%)。

1 各类浸渍法的原理及操作2 浸渍法催化剂制备实例第三节混合法本节要求了解混合法制备催化剂（考核概率20%）第四节热熔融法本节要求了解热熔融法制备催化剂（考核概率20%）第五节离子交换法本节要求理解由无机离子交换剂制备催化剂，由离子交换树脂制备催化剂（考核概率40%）。

1 由无机离子交换剂制备催化剂。

2 由离子交换树脂制备催化剂。

第六节催化剂的成型本节要求了解催化剂成型工艺，几种重要的成型方法（考核概率20%）。

1 成型与成型工艺概述2 几种重要的成型方法第七节典型工业催化剂制备方法实例本节要求了解几种典型工业催化剂制备方法实例（考核概率20%）。

催化剂工程导论02

• 5) 制溶胶用1：1HNO3，控制PH=3.9～4.4，溶胶粘度3ml/65s合格。
•
6) 烃氨柱构成：
• 煤油柱： 20～30cm高/D：2cm
• 油酸钠：少量
• 15%氨水柱：80～70cm高/D：2cm.
• 二、工艺说明： • 1、原料选择：
A. 所选原料必须有一定纯度，对某些有害杂质，必须控制在一定水平以下。
• 2）沉淀反应条件：pH=8.5～9.2;
温度: 85±2℃.
• 3) 老化温度85±5℃, 时间1小时.
• 4) 洗涤（打浆）：水/沉淀（滤饼）=30:1，温度 85℃，时间0.5小时，2～3,4次。 0.1N AgNO3检验Cl-离子，合格。（无絮状AgCl白色沉淀，静置 2 ～ 3分钟，仍不见沉淀。）
• 分类：
•
单组分沉淀：γ-Al2O3，α-Al2O3等
• 酸法：以碱为沉淀剂，从酸性盐（常用无
水氯化铝）溶液中沉淀金属水合物；碱法：
以酸为沉淀剂，从金属酸盐（如偏铝酸盐）
溶液中沉淀金属水合物。
•
共沉淀（多组分共沉淀）CuO-ZnO-
Al2O3，三种硝酸盐，Na2CO3并流加入。
•
均匀沉淀法尿素水解释放出OH-
～70℃
趁热过滤
• 老化
洗涤（打浆）
～70℃
• 溶胶
烃氨柱成球
老化（45分钟）
• 漂洗干燥焙烧得成品γ- Al2O3。 • 干燥条件：105℃ ，3小时
，即
焙烧条件：500 ℃ ，4小时。
• 备注：1）采用并流，即并加。[顺加（B
加入A）会先后沉淀（多组分）；逆加（A加入B）pH值改变。]
PH值，加料方式，搅拌强度） • 3. 陈化洗涤 • 4. 干燥焙烧和活化

催化剂工程导论复习提纲

催化剂工程导论复习提纲1、1976年国际纯粹及应用化学协会分布的催化作用的定义就是什么？要求深刻理解其含义。

答:催化作用就是一种化学作用,就是靠用量极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。

2、什么就是催化剂的基本特征？答:(1)催化剂能加速化学反应速率,但本身并不进入化学反应的计量。

(2)催化剂对反应具有选择性,即催化剂对反应类型、反应方向与产物的结构具有选择性。

(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。

(4)催化剂只能改变化学反应的速率,催化剂只能改变(或接近)这一极限所需要的时间,而不能改变这一极限的大小。

(5)催化剂不改变化学平衡,意味对正方向有效的催化剂,对反方向也有效。

(对于任一可逆反应,催化剂既能正反应,也能同样程度地加速逆反应,这样才能使其化学平衡常数保持不变,因此某催化剂如果就是某可逆反应的正反应的催化剂,必然也就是其逆反应的催化剂。

) (6)寿命(催化剂的使用期限就是有限的)。

3、根据聚集状态,如何对催化剂进行分类？答:(气体)、(液体)、(固体)。

4、按工艺与工程特点如何对催化剂进行分类？答:多相固体催化剂、均相催化剂与酶催化剂三类。

5、主催化剂的定义就是什么？答:主催化剂就是起催化作用的根本性物质。

没有它,就不存在催化作用。

6、共催化剂的定义就是什么？答:共催化剂就是与主催化剂同时起作用的组分。

7、助催化剂的定义就是什么？答:助催化剂就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、抗毒性机械强度与寿命等性能的组分。

虽然助催化剂本身并无活性,但只要在催化剂中添加少量助催化剂,即可明显达到催化剂性能的目的。

8、助催化剂可分为哪几类？答:(1)结构助催化剂(2)电子助催化剂(3)晶格缺陷助催化剂。

9、载体的定义就是什么？(了解)答:载体就是固体催化剂所特有的组分,起增大表面积、提高耐热性与机械强度的作用,有时还能担当共催化剂或助催化剂角色载体就是活性组分的分散剂、胶粘剂或支载物。

催化剂工程导论

第一章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；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；3）催化剂只能加速热力学上可能进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应；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；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.催化剂按工艺与工程分类：多相固体催化剂，均相配合物催化剂，酶催化剂。

3.多相固体催化剂包括：主催化剂，共催化剂，助催化剂（结构助催化剂，电子助催化剂，晶格缺陷助催化剂），载体，其他。

4.酶催化剂：高催化效率；选择性高；反应条件温和；可自动调节活性。

第二章1. 固体催化剂的制备所需的单元操作：溶解，熔融，沉淀，浸渍，离子交换，洗涤，过滤，干燥，混合，成型，焙烧和还原。

2. 工业催化剂的传统制造方法：沉淀法，浸渍法，混合法，离子交换法，热熔融法。

3. 沉淀法分为：单组分沉淀法，共沉淀法，均匀沉淀法，浸渍沉淀法，导晶沉淀法。

4. 沉淀剂的选择原则：1）尽可能使用易分解挥发的沉淀剂；2）形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤；3）沉淀剂的溶解度要大；4）沉淀物的溶解度应很；5）沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。

5. 沉淀带入的杂质的原因：表面吸附，形成混晶，机械包藏。

6. 沉淀形成的影响因素：浓度，温度，PH值，加料方式和搅拌强度。

7. 浸渍法：过量浸渍法，等体积浸渍法，多次浸渍法，浸渍沉淀法，喷洒流化法浸渍法，蒸汽相浸渍法。

8. 成型方法：压片成型，挤条成型，喷雾成型，转动成型。

9. 焙烧的目的：1）通过物料的热分解，除去化学结合水和挥发性物质（如CO2、NO2、NH3），使之转化为所需的化学成分，其中可能包括化学价态的变化；2）借助固态反应、互溶、再结晶，获得一定的晶型、微粒粒度、孔径和比表面积等；3）让微晶适度地烧结，提高产品的机械强度。

自考催化剂工程导论复习提纲完整

绪论一、催化剂和催化作用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二、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。

2•催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物结构具有选择性。

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。

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。

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也有效。

三、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）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。

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（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。

助催化剂本身无活性。

①结构助催化剂：能使催化活性物质粒度变小、表面积增大，防止或延缓因烧结而降低活性等。

②电子助催化剂：通过改变主催化剂的电子结构提高活性和稳定性。

③晶格缺陷助催化剂：使活性物质晶面的原子排列无序化，通过增大晶格缺陷浓度提高活性。

②和③合称为调变性助催化剂（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。

催化剂工程导论08

• 两者应用于催化反应机理研究，在设备上还要解决两个技术难题：
• 一是：仪器精度要求高，特别是响应时间要短，能与催化反应参量的变化相匹配、相应答。(目前，Raman光谱法，响应时间：μs数量级)；傅立叶变换红外光谱 (FTIR—Fourier transform infrared spectrometer)，响应时间：数十毫秒。)
• 换代开发，热力学分析有益于催化剂开发和作用条件的确定。
• 从热力学分析出发，估计一些可能的反
应通道，做出相应的计算，即所谓反应通道设计。
• 2. 技术经济初步评价
•
有条件时，结合热力学分析进行。
• 包括二方面：反应经济性(A)
•
Cat.经济性(B)
• A. 主、副反应产物及原料价格，反应能耗、制造提纯工艺难易程度，生产规模及利润等；
• 4）实验结果
• A．反应中间物种判定
• 在氧气氛下，氨在350℃以上化学吸附，形成NH2-及NH4+物种；在350℃，丙稀与催化剂中氧（吸附氧，阳离子等物种）发生反应，出现醛基，羟基伸缩振动引起的特征峰，部分丙烯氧化生成碳的氧化物和水
• 外，可能生成丙烯醛和丙烯酸等物种，丙烯中π键与含有空轨道的金属中心离子作用产生1513cm-1出现。
•
原位IR研究化学反应机理的一般方法：
样品池置于红外操作台上，池内抽真空净
化后，向样品池送入反应原料(脉冲或
• 稳定流动)，并保持反应条件，通过对红外透明的样品池窗口射入红外光，经透射(将 Cat.压成透明薄片)或反射(Cat.为对红外光不透明的片状或粉状)后分析。红外仪不断记录从Cat.表面透射或反射而来的红外光谱的瞬间信号，从而在原位跟踪样品池内的真实反应过程历程。

催化剂工程导论

什么是纳米材料？纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料按维度尺寸大小的范围分为①0维原子团簇 ②1维纳米线 ③2维薄膜 ④3维纳米块按形体分：①粉体材料②晶体材料③薄膜材料效应：①尺寸效应 ②星子效应 ③界面效应 ④体积效应纳米材料的制备气相高温裂解法喷雾转化法化学合成法①气相合成SiH 4−−→−C o100↓Si +2H 2 ②凝聚相合成（溶胶—凝聚体）催化剂是影响化学反应的重要媒介物，是开发许多化工产品的关键。

以生产化工产品为目的的化学工业，是一个高技术、多品种的复杂产业。

工业催化剂是小产量而高附加值的特殊精细化学品。

专用化学品一般指专用性质较强，能满足用户对产品性能要求、采用较高技术和中小型规模生产的高附加值化学品或合成材料；而精细化学品，一般指专用性不甚强的高附加值化学品。

催化剂：催化剂是一种能够改变化学反应的速度，而它本身又不参与最终产物的物质。

催化剂的基本特性：1.催化剂能加快化学反应速度，但它本身并不进入化学反应的计量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4.催化剂只能改变化学反应的速度，而不能改变化学平衡的位置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催化剂的分类（1）根据聚集状态的分类：分为气体、液体和固体（2）根据化学键的分类：金属键、离子键、配位键、等极键（3）按元素周期律的分类：主族元素和过渡元素（4）按催化剂组成及其使用功能的分类（5）按工艺与工程特点分类：多相固体催化剂、均相配合物催化剂和酶催化剂主催化剂：是起催化作用的根本性物质共催化剂：能和主催化剂同时起作用的部分助催化剂：是催化剂中具有提高助催化剂活性、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。

催化原理思考题（终）

催化原理思考题（终）第⼀部分思考题1.在化⼯⽣产中，催化剂和催化过程起哪些作⽤?答：催化剂是⼀种改变⼀个化学反应的速度，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消耗的化学物质。

催化作⽤通过改变反应历程⽽改变反应速度。

2.试述催化过程在化学⼯业中的地位。

何为催化作⽤？答：地位：由现代化⼯⽣产过程提供的化学产品中⼤约有85%是借助于催化过程产⽣的。

催化作⽤:催化剂对化学反应所产⽣的效应。

3.催化剂在⽯油加⼯和⽯油化⼯领域有哪些应⽤？1.答：应⽤：⑴从1928年发现多孔⽩⼟可以裂化重油到20世纪50年代末催化裂化技术，⼀直是沿着⽆定型硅铝裂化催化剂渐进式的进步。

⑵将沸⽯新催化材料⽤做裂化催化剂使催化裂化技术出现了突破，有了飞跃的发展。

⑶稀⼟沸⽯分⼦筛代替硅铝催化剂，被誉为“20世纪六⼗年代炼油⼯业的技术⾰命”。

⑷由“择形催化”原理合成的2SM-5新型分⼦筛，开发了⼀系列⽯油化⼯催化新⼯艺。

4.试述催化作⽤的四⼤特征及其在催化剂开发研究中的实⽤意义。

2.答：（1）只加速热⼒学上可能进⾏的反应，△GΘT,P<=—RTInK P。

（2）只加快反应趋于化学平衡，⽽不改变化学平衡的位置。

由△GΘT,P=—RTInK P 得，对平衡常数较⼤的反应假如适当的催化剂才有意义。

（3）催化剂通过改变反应历程⽽改变反应速率，催化剂的加⼊，使反应历程改变，活化能降低。

（4）催化剂对反应具有选择性，因为⼀种催化剂只能催化加速⼀个（或⼀类）特定的反应；有些反应由于催化剂孔隙结构和颗粒⼤⼩不同也会引起扩散控制导致选择性的改变。

催化剂的选择性也是有效利⽤资源及开发没有副产物的清洁⼯艺的关键。

5.要想在500K温度下进⾏芳构化反应，能否为它找到⼀种催化剂？为什么？H f298 kJmol-1 G f298kJ?mol-1C p = A + B T +C T2 +D T3 / cal?mol-1A B C DH20 0 6.48 2.22?10-3-3.30?10-6 1.830?10-989.92 129.66 0.909 3.74?10-2-1.99?10-5 4.192?10-9C2H452.30 68.12 -8.101 1.133?10-1-7.706?10-51.703?10-8 6.为什么说加氢催化剂对脱氢反应也有活性？答：催化剂是降低了反应的势能，既活化能，使得正逆反应同时加速。

催化剂工程导论2离子交换法制备催化剂

•催化缩醛醇解、醚化、烷基化反应、水解、酯化、环化、重排
•我国催化甲基叔丁基醚生产成功
2.5.2 由离子交换树脂制备催化剂
分类：
强酸性阳离子交换树脂：在树脂骨架中含有作为阳离子交换的磺酸基(－SO3H)
弱酸性阳离子交换树脂：在树脂骨架中含有作为阳离子交换羧基(－COOH)
阴离子交换树脂：在树脂中含有作为阴离子交换的季胺基型
成型必要性：催化剂的形状、尺寸不同，甚至表面粗糙度不同，都会影响到催化剂的活性、选择性、强度、床层压降、导热能力等性能。
改变形状的关键：是在保证催化剂机械强度及压降允许的前提下，尽可能地提高催化剂的表面利用率。单位体积反应器内所容纳的催化剂外表面越大，催化剂活性越高。
方法：催化剂异形化。即使催化剂的化学性质、物理结构没有变化，也可以提高活性，减小压降，改善导热性能。
沸石分子筛的结构(II)
Mp/n[(AlO2)p (SiO2)q]·yH2O 式中p为铝氧四面体的数目， q为硅氧四面体的数目。每个铝原子和硅原子平均有两个氧原子，如果M的化合价 n＝1，则M的原子数等于铝原子数，如果n＝2，则M的原于数只是铝原子数的一半。
沸石分子筛的结构(II)
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y]·ZH2O
笼示意图
笼及A型
以笼为结构单元，通过四元氧桥按立方晶格方式相互连接起来；
笼总共由12个四元环、8个六元环和6个八元环组成的26
面体，笼的直径为1.44 nm，空腔体积 0.76 nm3
笼及A型
A型沸石分子筛是 8个笼和12个笼联结而成，并形成一个新的更大的笼叫笼。
八面沸石笼及X，Y型分子筛
八面沸石笼，以笼为结构单元，通过六元氧环用六个氧桥按四面体方式同其他四个笼联结 (类似金刚石结构)而构成 X，Y型分子筛的晶体结构。可以把八面沸石笼看作是由笼和六角柱笼包围而成的。

《催化剂工程》试题及参考答案

2020秋《催化剂工程》一、单选题1.下列不属于催化剂分类方法的是（D）A.聚集状态B.化学键C.化学周期律D.溶解度和熔点2.金属键类型的催化剂属于以（D）分类的催化剂A.离子键B.配位键C.化学键D.氢键3.催化剂催化作用的本质不包括下列哪项（A）A. 改变反应物的性质B.改变反应历程C.降低活化能D.加速化学反应4.将催化剂所需的（C）组分同时沉淀的一种方法。

A.一个B.两个C.两个及两个以上D.三个一上5.沉淀形成的影响因素不包括（B）A.浓度B.溶解度C.温度D.pH值6.转化率、选择性、收率三者的关系（A）A.收率=转化率*选择性B.收率=转化率/选择性C.收率=转化率+选择性D.收率=转化率-选择性7.下列哪项不属于衡量催化剂的综合指标（A）A.溶解温度B.活性C.选择性D.使用寿命8.抗压碎和（A）是催化剂机械强度的测试方法A.抗磨损性能评价B.抗拉性C.延展性D.韧性9.催化剂中毒的分类包括（C）A.暂时性的中毒B.永久性中毒C.暂时性的中毒和永久性中毒D.局部性中毒10.催化剂寿命的三阶段正确顺序为（C）A.成熟、衰老、稳定B.衰老、成熟、稳定C.成熟、稳定、衰老D.衰老、稳定、成熟11.将沉淀剂与（A）待沉淀溶液作用以制备单一组分沉淀物的方法称为单组份沉淀法A.一种B.两种C.三种D.四种12.借助（D）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的方法称为导晶沉淀法A.溶剂B.催化剂C.溶剂D.晶华导向剂13.借助于浸渍化合物的挥发性，以蒸汽的形态将其附载到载体上的方法称为（A）A.蒸汽相浸渍法B.过量浸渍法C.等体积浸渍法D.流化喷洒浸渍法14.混合法分为（B）和湿法两种A.干湿法B.湿法C.干燥法D.沉淀法15.离子交换剂包括无机离子交换剂和（A）。

A.有机离子交换树脂B.有机离子交换剂C.无机离子交换树脂D.离子交换剂16.为了提高催化剂强度和降低成型时物料内部或物料与模具间的摩擦力，有时配方中要加入粘结剂和（D）A.溶剂B.氧化剂C.离子交换剂D.润滑剂17.下列哪项是动力学的目的（A）A.提供数学模型，弄清反应机理B.了解反应物结构 C,掌握反应进度D,弄清反应物化学结构18.测定总比表面积的方法（C）A.BET法B.色谱法C.BET法和色谱法D.化学吸附法19.测定活性比表面的方法（C）A.化学吸附法B.色谱法C.化学吸附法和色谱法D.BET法20.能够反应催化剂效能高低，并且能够反应催化剂加快化学反应速率程度的是（A）A.活性B.选择性C.寿命D.机械强度21.表征固体催化剂的表面结构可用的方法或仪器设备是：（D）A.XRDB.SEMC.XPSD.EXAFS22.下列催化剂中哪一个对毒物最敏感（A）A.用还原法制得的金属催化剂B.金属氧化物催化剂C.金属硫化物催化剂D.分子筛催化剂23.表征催化剂的表面组成和价态可用的仪器设备是：（C）A.XRDB.SEMC.XPSD.HEED24.B.E.T.方程式的导出是基于(B）A.化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来B.物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C.物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的D.物理吸附的多分子层理论，用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来的25.负载型催化剂通常用何种方法制备？（A）A.浸渍法B.沉淀法C.Raney法D.熔融法26.催化剂的作用是（D）A.改变反应温度B.改变反应压力C.改变物质的组成D.改变反应的途径27.大气污染物产生或排放的源头有动态源和静态源两类，下面（C）是动态源。

催化剂工程导论05

• （二）Cat.微粒形态的观察：ZnO 800℃ Δ ，块状结晶；多孔银，未加热，花边状态结构；800℃ Δ，密实粗结晶。
• （三）研究在Cat.上进行的反应过程：苯在铜镍合金上炭生成过程（580－900℃）。实验条件下观察到有两种炭生成：
•
A型，高温下形成，薄膜
•
B型，较低温下形成，炭
• A型炭生成速度相当大，含80%~40% 的合金比纯镍对生成炭具有更强的催化活性。
Ｘ光荧光分析还用于元素的定性和半定量的分析。
• 基本原理：布拉格－马尔夫公式
•
nλ＝2dSinθ
• 应用：
•
（一）物相组成测定（P142. 图3-28；
几种Al2O3的X-射线衍射图）
•
（二）晶胞常数测定（晶胞常数：a，b，c；
α，β，γ）
•
（三）线宽法测平均晶粒大小：
•
D=
0.89 B cos
。
B－衍射峰极大值一半处的宽度。
•
（四）广延X-射线吸收精密结构（EXAFS）
分析：涉及原子、分子内部更精细尺度上的特征。
•
（五）多晶结构分析：测定分子筛。
• 三、热分析技术在催化剂研究中的应用
• 热分析：物质受热（冷却）中，物质性质和状态变化，将此变化作为温度或时间的函数，来研究变化规律性的技术。
• 二、X射线结构分析在Cat.研究中的应用
•
γ射线－Ｘ射线－紫外光
•
高速电子轰击阳极物质产生，Ｘ射线：连续
光谱，电子减速产生；特征光谱，能级跃迁
•
Ｘ射线结构分析－揭示晶体内部原子排列状
况最有力的工具。
•
主要用于测定晶体物质的物相组成，晶胞常