催化材料概论1

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一、沉淀法
3．沉淀的洗涤 (1) 对于溶解度很小而又不易形成胶体的沉淀，可用蒸 馏水或其它纯水洗涤。 (2) 对于溶解度较大的晶形沉淀, 宜用沉淀剂稀溶液来 洗, 但是只有易分解并含易挥发成分的沉淀剂才能使用。 (3) 对于溶解度较小的非晶形沉淀, 应选择易分解易挥 发的电解质稀溶液洗涤。 (4) 温热的洗涤液容易将沉淀洗净, 通过过滤器也较快， 还能防止胶体溶液的形成。
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六、催化剂的煅烧和活化
2. 活化 在催化剂制备中，使催化剂具备反应所需的活化态的过 程，称为催化剂的活化。有些催化剂煅烧后即达到活化 态。有些催化剂则不然。
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七、催化剂成型
1. 喷雾成型或油滴成型 2．回转造球 3．湿式挤压成型 4．干式压缩成型 (1) 板状成型法 (2) 锭剂机成型法
四、载体的选择
1．化学因素 (1) 催化剂组分是否可能与载体发生化学作用？如果发 生，是否是所希望的？ (2) 载体在操作条件下的化学稳定性 (3) 活性组分与载体的协同作用 (4) 结构敏感性反应和结构非敏感性反应。
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四、载体的选择
2．物理因素 (1) 机械强度 (2) 载体的导热性质 (3) 载体的宏观结构
五、总体设计
图1-4 催化剂颗粒尺寸与消耗费用的关系
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第三节 催化剂的制备
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沉淀法 浸渍法 机械混合 离子交换法 热熔融 催化剂的煅烧和活化 催化剂成型
一、沉淀法
1. 沉淀剂的选择 (1) 尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。 (2) 形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。 2. 沉淀的形成条件 (1) 晶形沉淀形成条件 (2) 非晶形沉淀形成条件
图1-1 氧化亚氮分解的活性样本
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二、主催化剂的选择
2.吸附热
图1-1 氧化亚氮分解的活性样本
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二、主催化剂的选择
3．几何对应性 4．吸附复合物的形式 5．晶体场、配位场理论
图1-3 八面体场与四面体场的d轨道能级分裂
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三、助催化剂的选择
1．调变性助催化剂 调变性助催化剂能在一定的范围内改变主催化剂的本征 活性和选择性。通常，在选择助催化剂前，已经对主催 化剂作了选择，大致了解到主催化剂的优点和弱点，选 择助催化剂的目的是保证主催化剂的优点，克服其缺点。
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三、机械混合
混合可以在任何的相间进行，可以是液—液混合、固— 固混合(干式混合)，也可以是液—固混合(湿式混合)。 例如，水凝胶与含水沉淀物的混合（湿混），含水沉淀 物与固体粉末的混合(湿混），多种固体粉末之间的混合 (干混）等等。
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四、离子交换法
离子交换剂是指载有可交换离子(即反离子)的不溶性固 态物质。 典型的阳离子交换过程： 2NaX(s) + CaCl2(aq) = CaX2(S) + 2NaCl(aq) 典型的阴离子交换过程： 2XCl(s) + Na2SO4(aq) = X2SO4(s) + 2NaCl(aq)
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目
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录
催化材料概述 酸碱催化剂概述 分子筛催化剂 层柱状及杂多酸催化剂 金属催化剂 金属氧化物催化剂 配合物催化剂 相转移催化剂 纳米催化与光催化
第一章 催化材料概述
1 催化作用发展简介 2 催化剂概述 3 催化剂的制备 4 催化剂的评价
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二、催化理论的发展
起初，对于什么反应需要什么样的催化剂，只是进行试 探性工作，盲目性大。后来，科学家着手研究催化剂的 组成、制备方法等反应条件与活性之间的关系，为寻找 合适的催化剂提供了理论依据。
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三、催化作用的发展趋势
近来，人们对物质的结构和物质内部的运动规律有较深 刻的认识，已逐步运用结构化学知识对催化剂作用机理 作定性、半定量的描述。尤其是利用了量子化学知识来 描述分子中电子运动的规律，这对预测分子稳定性和催 化活性方面起很大作用。
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三、助催化剂的选择
2．结构性助催化剂 (1) 要有较高的熔点，在使用条件下稳定。 (2) 对催化反应呈惰性，否则可能改变（主要是降低） 催化剂的活性或选择性。 (3) 不与活性组分（主催化剂与调变性助催化剂）发生 化学反应，如生成合金或新的化合物，否则可能导致活 性组分中毒。
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第二节 催化剂概述
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若干领域里常用催化剂 主催化剂的选择 助催化剂的选择 载体的选择 总体设计
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一、若干领域里常用催化剂
1. 异构化反应催化剂 2. 重整催化剂 3. 烷基化催化剂 4. 聚合型催化剂 5. 水合、脱水催化剂
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一、若干领域里常用催化剂
6.加氢催化剂 (1) 烯烃加氢 (2) 苯加氢 (3)苯酚加氢 7.氧化还原催化剂
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二、主催化剂的选择
1.活性样本 活性顺序： La < Nd < Sm < Gd < Ho < Er < Tm < Yd 原子序数： 57 4f电子数： 0 60 4 62 6 64 7 67 11 68 12 69 13 70 14
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一、沉淀法
4．沉淀方法 (1) 单组分沉淀法 (2) 共沉淀法(多组分沉淀法)
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二、浸渍法
浸渍是一个简单的操作，通常是将待附载组分的可溶性 化合物溶解在水或其它溶剂中，配制成给定浓度的浸渍 溶液，然后与处理好的载体相混合，在一定条件下浸泡 一段时间，滤去过剩溶液（如果有的话）。或将浸渍液 与载体相混合后，一定温度下搅拌、蒸干溶剂。再经过 干燥、煅烧或还原后，便得到附载型催化剂。
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第四节 催化剂的评价
1
活性和选择性 寿 命
2
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一、活性和选择性
1. 数学评价方法 (1) 活性
aA bB cC
0 NA NA XA 100% 0 NA
a N A转化为某一产品的量 b B 100% yA 加入A的总量 NA
a NB b SB 0 100% NA NA
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一、活性和选择性
2. 常用反应器 (1) 流通式反应器 (2) 封闭式反应器 (3) 脉冲式反应器
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二、寿命
催化剂的寿命除了与催化剂的结构等客观因素有关外， 还与使用期间的客观因素变化有关。如，毒物出现，局 部过热，主催化剂的流失等。 延长催化剂寿命可通过下列方式进行：防止烧结，提 高熔点，防止积炭，除去反应物中的毒物等。
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五、总体设计
原则上，我们对所设计的催化剂至少有下述三方面的要 求： (1) 单位容积催化剂的活性和选择性愈高愈好。பைடு நூலகம்(2) 催化剂的寿命(活性、选择性、机械强度能稳定保持 的时间)愈长愈好。 (3) 操作费用（主要是动力消耗)和建设投资(涉及催化 反应装置结构的复杂程度)愈低愈好。
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第一节 催化作用发展简介
1
催化反应的发展 催化理论的发展 催化作用的发展趋势
2
3
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一、催化反应的发展
催化作用的发展史是一部人类认识自然、改造自然的斗 争史。人类很早就利用催化剂为自己服务了，尽管他们 根本不了解它在化学反应中所起的重要作用。古代炼金 士把硫磺和硝石放在一起来制造硫酸，其中硝石就是催 化剂。把酒曲加到粮食中酿酒和制醋，酒曲就是催化剂。
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五、热熔融
热熔融系借高温条件将催化剂的各个组分熔合成为均匀 分布的混合体、合金固溶体或氧化物固溶体，以获得高 活性、高热稳定性、高机械强度等性能的催化剂。
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六、催化剂的煅烧和活化
1．煅烧 (1)煅烧的第一个作用 Al2O3·H2O → Al2O3 + H2O 4CrO3 → 2Cr2O3 + 3O2 2KNO3 → 2KNO2 + O2 2KNO2 → K2O+NO+NO2 Ni(HCOO)2·2H2O → Ni + 2CO2 + 2H2O (2) 煅烧的第二个作用 (3) 煅烧的第三个作用