工业催化复习
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。
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工业催化原理复习题.doc工业催化原理2012-2013-2一、名词解释1.积炭发动机长吋间工作吋机汕、灰尘、杂物等留下的汕泥。
汽缸内的汕泥一般称为“积炭”。
2.吸附等温线吸附等温曲线是指在一定温度H容质分子在两相界面上进行的吸附过程达到T衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
3.比孔容4.固体超强酸100%硫酸的酸强度用Hammett酸强度函数表示吋，其酸强度为Ho =-11.9,我们把酸强度H。
<一11.9的固体酸称为固体超强酸。
5.构型扩散二、填空题1._____________________________________ 根据催化体系催化反应可分为和_________________________________________ 。
2.__________________________ 催化剂的密度有____ , _______________ 和o3._________________________________ 金属化学键的理论方法有_________ , _____________________________________ 和____________ o4.半导体的导电性介于道题和绝缘体之间，导体分为_____________ , _________ 和____________ o_5._____________________________________ 根据反映程度氧化反应可分为和t6.__________________________________________________ 催化剂的活性变化可分为诱导期或成熟期、_________________________________ 和_____________ 三个阶段。
7.P型半导体中含宥易于接受电子的杂质，这种杂质称为____________________ o8._____________________________________________ 助催化剂根据其所起作用不同分为_______________________________________ 和________________ 。
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-1 -第二章IUPAC 于1981年提出的定义：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 自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应为催化 反应特征：（1） 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应 .（2） 只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置•对于可逆反应，能催 化正方向的催化剂，就能催化逆反应方向（3） 催化剂对反应具有选择性（4 ）催化剂活性有一定寿命催化反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活 化能，而副反应活化能的降低则不明显.催化剂组成：1. 活性组分：化学活性2. 载体：高表面积，孔结构，机械强度等3. 助催化剂：对活性组分/载体改性活性组分：催化剂的主要成分，可由一种物质组成，也可由多种物质组成活性组分的分类：金属；过渡金属氧化物、硫化物；非过渡金属氧化物第四章固体酸：天然粘土物质，天然沸石，金属氧化物及硫化物，氧化物混合物，金属盐 等;固体碱：碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝，金属氧化物，金属盐等液体酸：H2SO4,H3PO4,HCI 水溶液，醋酸等液体碱：NaOH 水溶液，KOH 水溶液杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为 d 特性百分数（d%），金属的d%越大，相 应的d 能带中的电子填充越多，d 空穴就越少。
广为应用的金属加氢催化剂来说， d%在 40-50% 为宜。
d 带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。
但也不是 d 带空穴越多，其催化活性就越大。
因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。
金属在载体上微细的程度用分散度 D （ Dispersion ）来表示，其定因为催化 反应都是在位于表面上的原子处进行，故分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。
当 D = 1时，意味着金属原子全部暴露。
第五章环境友好加工要求：极高的转化率；接近100%的选择性；污染物的浓度必须降至10-6级或零排放。
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2.1 催化剂和催化作用催化剂是一种能够与反应物相互作用，加速反应速率而不改变化学反应的标准Gibbs自由焓变化，且反应终结时本身保持不变的化学物质2.1.2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2.2 催化剂的组成与载体的功能2.2.1催化剂的组成应2.2.2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；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸提供附加的活性中心；⑹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。
2.3 对工业催化剂的要求具备的三方面基本要求： 1)适宜的活性 2)较高的选择性 3) 长寿命工业催化剂的四个基本指标：选择性、稳定性、活性、成本活性：催化剂影响反应进程变化的程度。
选择性：所消耗的原料转化成目的产物的分率。
稳定性：催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。
寿命：在工业生产条件下，催化剂的活性能达到装置产能力和原料消耗定额的允许使用时间。
2.4均相催化剂的特征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。
用于液相反应，溶于反应介质中，以独立自由的分子形态存在。
用于MNR/IR等分析手段。
液态酸碱催化剂，可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化属于这一类。
均相催化剂与多相催化剂的比较各自优缺点多相催化剂：无需连续添加催化剂；大大减少了腐蚀问题；简化了产品的回收；制造费用下降选择性较高；产品纯度很高；安全性增加均相催化过程有以下优缺点：（1）反应条件温和，有利于节能。
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1什么是催化剂？催化剂作用的特征是什么？催化剂定义：凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。
特征①不能改变化学平衡②通过改变化学反应历程而改变反应速度③对加速化学反应具有选择性2工业催化剂的基本指标是什么？工业催化剂的性能要求有哪些？基本指标：活性、选择性、寿命、经济性。
性能要求：活性、选择性、生产能力、稳定性、寿命、机械强度、导热性能、形貌和粒度、再生性。
3什么是催化剂的稳定性？什么是催化剂的寿命？催化剂的稳定性是指催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间。
催化剂的寿命是指从开始使用到活性下降到生产不能再用时所经历的时间。
4什么是催化剂失活？导致催化剂失活的主要原因有哪些？定义：在恒定反应条件下进行的催化反应的转化率随时间增长而下降的的现象叫催化剂失活。
原因：中毒、生焦、烧结、活性组分流失5 如何计算催化剂的活性（转化率X、转换数TON、转换频率TOF）？（P12）反应速率表示法、反应速率常数表示法、转化率表示法。
转化率X:反应物A的总量/流经催化床层进料中反应物A的总量转换数TON：催化剂上每个活性位通过催化循环使总反应发生的次数转换频率TOF：每个活性位每秒时间内完成的催化循环的次数6 固体催化剂的组成有几部分？说明合成氨催化剂各部分的作用？说明Pt-Sn/Al2O3催化剂各部分的作用？组成：活性组分（主催化剂和共催化剂）、载体、助催化剂。
各部分作用：Fe 为活性组分；Al2O3为载体；K2O为助催化剂。
Pt活性组分，Sn助催化剂，Al2O3酸功能性载体。
7.固体催化剂载体的作用是什么？常用的载体有哪几种？作用：分散作用、稳定化作用、支撑作用、传热和稀释作用、助催化作用。
常用载体：低比表面（刚玉、碳化硅、浮石、硅藻土、石棉、耐火砖）；高比表面（氧化铝、SiO2/Al2O3、铁矾土、白土、氧化镁、硅胶、活性炭）。
8.多相催化反应的步骤有哪些？（课本P14）外扩散→内扩散→化学吸附→表面反应→脱附→内扩散→外扩散物理过程化学过程物理过程9、什么是扩散控制、动力学控制？提高宏观反应速率措施？扩散控制：最慢步骤是物理过程－－扩散动力学控制：最慢步骤是化学过程－－吸附、脱附、表面反应措施：外扩散控制：提高气流速率。
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1.催化剂得作用催化剂能加快化学反应速度,但它本身不因化学得结果而消耗,它也不会改变反应得最终热力学平衡位置。
2.载体得作用有哪些？分散作用稳定化作用支撑作用传热与稀释作用助催化作用3、均相催化所有反应物与催化剂分子分散在一个相中,如均相酸碱催化、均相络合催化。
4、多相催化催化剂与反应物处于不同得相,催化剂与反应物有相界面将其隔开。
如气液、液液、液固、气固、气液固。
5、简述多相催化反应过程包括得五个过程。
反应物向催化剂表面扩散反应物向催化剂表面吸附被吸附得反应物在表面上迁移、化学重排与反应产物由催化剂表面上脱附产物离开催化剂周围得介质扩散6、烧结粉状或粒状物料经加热至一定温度范围而固结得过程7、选择性转化为目得得产物所消耗得某反应物量/某反应转化得总量8、在估量一个催化剂得工业价值时,哪三个因素最重要？考虑得顺序就是什么？她们分别就是活性、选择性与寿命。
考虑得顺序:9、简述化学吸附得单层与物理吸附得单层得不同之处化学吸附得单层吸附量,即为占领吸附剂得所有吸附部分所需得吸附质得量,而吸附质得吸附部位则就是由吸附剂得结构与吸附物得化学性质所决定得。
物理吸附得单层吸附量,则就是分子式以密集排列得形式,以完全得单层分子遮盖表面所需得吸附质得量10、如何确定半导体氧化物为n型或p型？N型氧化物得电导由导带中得电子数决定,而p型氧化物得电导则由价带中得正穴数决定。
基于这个原理,可以用下述方法确定非计量氧化物就是n型还就是p型。
将氧化物基于一定压力得氧气氛中,并测量氧化物得电导随氧气压得变化,如果电导随氧气压力增加而增加,则此氧化物为p型,相反则为n型。
11、在n型与p型半导体催化剂中加入施主杂质,其电导率与逸出功有何变化？N型半导体催化剂加入施主杂质后,它得导电率提高,逸出功降低。
因为n型半导体靠自由电子导电,加入施主杂质后,使得导带自由电子增加,所以导电率提高,Ef提高逸出功降低;而p 型半导体催化剂加入施主杂质后,它得导电率降低,逸出功也降低。
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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。
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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。
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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。
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催化剂的组成：活性组分；载体：催化剂活性组分的分散剂、粘合物和支撑体；活性随其比表面积增加助催化剂：本身没有活性或活性很小，加入使催化剂活性、选择性、寿命和稳定性提高。
稳定性（活性和选择性随时间的变化）：热稳定性、化学稳定性、机械稳定性。
0.3Tm（Huttig 温度）时，晶格表面质点的迁移；0.5Tm(Tammann温度)时，晶格体相内的质点迁移。
寿命：工业生产条件下，催化剂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。
晶体结构=点阵+结构单元金属催化剂：立方结构（bcc、fcc）六方密堆结构（hcp）填充分数Xi=原子体积/晶胞体积Fcc的配位数为12 Bcc为8 hcp为12X立方=0.52 Xbcc=0.68 Xfcc=0.74 Xhcp=0.74体相和表相结构的不完整性：Schottky型点缺陷：阴离子或阳离子的空缺；Frankel型缺陷：晶格点到隙缝位置产生晶格缺陷；线缺陷（位错）：邻边位错、螺旋位错；面缺陷：堆砌层错、颗粒边界。
Langmuir吸附等温式：θ=Kp/(1+Kp) p很低时θ=Kp分子吸附在催化剂表面的形式：1、某些分子在吸附前必须解离；2、具有孤对电子或π电子的分子，可以非解离的化学吸附；金属表面上化学吸附的应用：推算金属表面原子数目和金属表面积。
金属表面面积的测定：化学吸附法、吸附-滴定法金属负载型催化剂和多组分金属催化剂：用气体化学吸附的方法测量金属表面积。
氧化物表面积的测定：单一组分（BET法）、多组分（选择性吸附）N型半导体：受热半导体失去氧，阳离子氧化数降低；导电是靠电子；P型半导体：受热半导体获得氧，阳离子氧化数升高；导电靠正空穴的传递；B酸L酸酸中心的区分：研究NH3和吡啶在固体酸表面上吸附的红外光谱。
L酸特征峰：1450、1490、1610，B酸：1540碱土金属氧化物表面的碱活性位：羟基，活性位Ⅰ、Ⅱ、ⅢSⅠ催化异构化反应，SⅡ催化异构化和H-D同位素交换反应，SⅢ催化加氢功能。
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⼯业催化复习题⼀、基本概念：1、催化作⽤：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 ⾃由焓变化。
这种作⽤称为催化作⽤。
2、⽐活性：与催化剂单位表⾯积相对应的活性称为⽐活性。
3、溢流现象：固体催化剂表⾯活性中⼼，经吸附产⽣⼀种离⼦或⾃由基的活性物种，它们迁移到其他的活性中⼼上的现象。
4、双功能催化剂：催化剂不进具有氧化还原功能外,还必须具备酸性催化的功能。
5、表⾯弛豫：位于表⾯的原⼦或分⼦，在⼀定的化学或物理环境下，寻找新的平衡位置，以致改变表⾯第⼀层和第⼆层原⼦之间的距离，这种现象为表⾯弛豫。
6、Br?nsted 酸和Lewis 酸：凡是能给出质⼦或者接受电⼦对的物质称为酸(B 酸或L 酸)7、固体超强酸：固体酸的强度超过100%硫酸的酸强度，称之为超强酸。
因为100%硫酸的酸强度⽤酸强度函数Ho 表⽰为–11.9，Ho <–11.9的固体酸就称为固体超强酸。
8、择形催化：沸⽯具有规正的孔道和孔笼结构，宽敞的通道和孔道⼝限制进出的分⼦，使得催化剂的形状和⼤⼩具有选择性。
9、晶⾯指标：规定⼀套整数hkl 来反映某特定晶⾯及其相应平⾯点阵组的取向，这⼀套整数称为晶⾯指标。
10、d 特性百分数（d%）：杂化轨道中d 原⼦轨道所占的百分数称为d 特性百分数，⽤符号d%表⽰。
d ⽳是d 能带中未配对的电⼦数。
11、分散度：⾦属在载体上微细的程度⽤分散度D(dispersion)表⽰，或曝露百分数(P.E.)。
催化剂总⾦属原⼦表⾯⾦属原⼦g D /12、施主能级和受主能级：施主能级——提供电⼦的附加能级。
受主能级——空⽳产⽣的附加能级。
13、n 、p 型半导体： n 型半导体：靠与⾦属原⼦结合的电⼦导电的半导体。
p 型半导体：靠晶格中正离⼦空⽳传递⽽导电的半导体。
14、络合催化：催化剂在反应中对反应物起络合作⽤，使之在配位空间进⾏催化的过程。
15 、溶胶：当分散在介质中的分散相颗粒粒径为1~100nm 时，这种溶液称为胶体溶液。
工业催化期末复习题
第二章催化作用与催化剂电子型助催化剂的作用：改变主催化剂的电子结构;促进催化活性及选择性..金属的催化活性与其表面电子授受能力有关..具有空余成键轨道的金属;对电子有强的吸引力;吸附能力的强弱是与催化活性紧密相联的在合成氨用的铁催化剂中;由于Fe是过渡元素;有空的d轨道可以接受电子;故在Fe-Al2O3中加入K2O后;后者起电子授体作用;把电子传给Fe;使Fe原子的电子密度增加;提高其活性;K2O是电子型的助催化剂第三章吸附与多相催化1简述多相催化反应的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..上述步骤中的第1和5为反应物、产物的扩散过程..属于传质过程..第2、3、4步均属于在表面进行的化学过程;与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关;也叫做化学动力学过程2外扩散与内扩散的区别外扩散：反应物分子从流体体相通过吸附在气、固边界层的静止气膜或液膜达到颗粒外表面;或者产物分子从颗粒外表面通过静止层进入流体体相的过程;称为外扩散过程..内扩散：反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部;或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程;称为内扩散过程..为充分发挥催化剂作用;应尽量消除扩散过程的影响外扩散阻力：气固或液固边界的静止层..消除方法：提高空速内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度.消除方法：减小催化剂颗粒大小;增大催化剂孔隙直径3解离吸附的Langmuir等温式的推导过程4物理吸附与化学吸附的区别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着变化..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..吸附分子往往会解离成原子、基团或离子..这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力..因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素..物理吸附与化学吸附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;不需活化能较慢;温度升高速度加快;需活化能第四章11通用酸碱定义.凡是能给出质子或者接受电子对的物质称为酸B酸或L酸.凡是能接受质子或者给出电子对的物质称为碱B碱或L碱2固体酸类型鉴定方法以及B酸和L酸在IR上特征波数范围1NH3为探针分子鉴别NH3吸附在L酸中心时;是氮的孤对电子配位到L酸中心上形成的;其红外光谱类似于金属离子同NH3的配位络合物;吸附峰在3300cm-1及1640cm-1处;；NH3吸附在B酸中心上;接受质子形成NH4＋;吸收峰在3120cm-1;及1450cm-1处..NH3吸附在L酸中心上强度是B酸中心上强度的4倍..2吡啶做探针的红外光谱法吡啶吸附在L酸中心上形成配位络合物;特征吸收峰在1447—1610cm-11450/1490/1610cm－1处..吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子;其红外特征吸收峰之一在l540－1550cm-1附近l5404TPD测定酸强度的原理程序升温脱附法TPD：将预先吸附了某种碱吸附质的固体酸吸附剂或催化剂;在等速升温且通入稳定流速的载气条件下;表面吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来;记录碱脱附的速率随温度的变化;即得TPD曲线..5Hammett函数的定义及其物理意义酸强度是指给出质子的能力B酸强度或者接受电子对的能力L酸强度..酸强度表示酸与碱作用的强弱;是一个相对量..用碱性气体从固体酸脱附的活化能、脱附温度、碱性指示剂与固体酸作用的颜色等都可以表示酸的强度..通常用酸强度函数H0表示固体酸强度;H0也称为Hammett函数..6以甲基红pKa＝+6.8做为Hammett指示剂;测定固体酸量;滴定出的是哪类酸1H0<6.8;2H0=6.8;3H0>6.88固体酸类型对催化剂的那个性能影响最大1活性2选择性9酸强度对催化剂的那个性能影响最大 1活性2选择性10酸量对催化剂的那个性能影响最大1活性2选择性11举例说明什么是超强酸一般用什么方法测定超强酸的酸强度超强酸：酸强度大于100％硫酸的固体酸叫超强酸..即H0<-11.9的固体酸超强酸包括卤素和非卤素类超强的酸强度测定：Hammett指示剂法和正丁烷骨架异构化成异丁烷法12举例说明产生超强酸的机理以SO42-促进的SO42-/MxOy型固体超强酸的酸中心主要是由于SO42-在表面上的配位吸附;在M-O上的电子云强度偏移;产生L酸中心..而在干燥和焙烧过程中;由于所含的结构水发生解离吸附而产生了B酸中心..13杂多酸第一层次粒子、第二层次粒子、第三层次粒子之间的关系Keggin结构的三个层次1第一层次：杂多阴离子2第二层次：杂多阴离子的三维排布、平衡阳离子和结晶水等3第三层次：离子大小和孔结构等..杂多化合物的第一层次结构对反应物分子具有特殊的配位能力;是影响杂多化合物催化活性和选择性的重要因素..第二层结构的稳定性较差;易受外界影响发生变化..第四章214A分子筛组成xNa2OAl2O32SiO24.5H2O中x的值为Mx/nAlO2xSiO2y·ZH2O式中;M为金属离子;n为金属离子的价数;x为AlO2的分子数;y为SiO2的分子数..Z 为水的分子数..若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..2什么是分子筛的晶穴、晶孔、孔道什么是分子筛的主晶穴、主晶孔、主孔道晶穴：沸石分子筛的各种笼叫做晶穴..主晶穴：沸石中有效体积最大的叫主晶穴.晶孔：晶穴与外部或者晶穴之间互相联通的部位.主晶孔：开孔直径最大的晶孔叫主晶孔.孔道：由晶穴和晶孔构成的通道.主孔道：主晶穴和主晶孔构成的通道.3α笼、β笼是哪类分子筛的主晶穴β笼方钠石笼－削角八面体：方钠石的主晶穴α笼：A沸石的主晶穴第四章 51.研究金属催化剂的理论方法有哪几种研究金属化学键的理论方法有三种：能带理论、价键理论和配位场理论2.简述金属催化剂能带模型的要点..金属中单个原子的能级是分立的;N个相距无限远的原子能级也是分立的;当固体中N个原子紧密排列时;由于原子间的相互作用;原来同一大小的能级这时彼此数值上就有小的差异..同一能级就分裂成为一系列和原来能级很接近的仍包含N个能量的新能级..由于N的数值很大～1023数量级这些新能级基本上连成一片形成能带..d 轨道形成的导带具有催化作用..3.简述金属催化剂价键模型的要点..N个金属原子相互作用;使d轨道杂化;在杂化轨道中填充电子;当d轨道中电子的填充率40－50％时;催化活性最高..4.简述金属催化剂的配位场模型的要点..催化剂是由中心离子金属离子M和配体L组成;在八面体配位场中;由于配体L的影响;金属M的5个简并d轨道发生分裂;形成能量较高二重简并轨道eg轨道、能量较高三重简并轨道t2g轨道..这些轨道的电子云均有方向性;所以反应物分子与M 的作用就具有选择性;反应物分子优先在作用能量较低的方向上形成过度态化合物5.简述金属氧化物催化剂具有催化作用的本质..本质是氧化物与反应物之间可以1互相传递电子或空穴;2互相传递氧原子..传递电子的金属氧化物催化剂可以用半导体模型来描述;例如用于N2O分解为O2和N2的p 型半导体NiO催化剂；传递O的金属氧化物催化剂可以用晶格氧置换、表面过剩氧、表面缺陷氧模型来描述..第六到八章1.名词解释绿色化学利用一系列原理来降低和消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生氢经济利用氢气经过化学反应后所产生的能量;它不但不会产生废气污染环境而且也可以储存能量;是目前正在研究大量生产的方法..E因子=千克废弃物/千克产物2.WAO;CWAO的概念及其各自特征WAO：湿空气氧化;在一定的温度压力下;废水中的有机物或无机物与空气中的氧发生的液相反应WAO:湿空气氧化;是处理废水;尤其是含有毒物和高有机物废水的重要技术..WAO的特征:a.涉及有机或无机可氧化组分在高温加压条件下的液相氧化;采用气相氧源常用空气;b.作为清洁氧化剂适用于COD10~100g/L体系；c.自成封闭系统；无任何的污染转移；应用于高有机含氮和氨体系可回收机械能；需要的燃料少..CWAO:催化湿式氧化法在高温、高压和催化剂存在的条件下;将污水中的有机污染物和NH3—N氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质..CWAO:工业废液的催化净化技术..就是在催化剂参与下的WAO..Cu;Mn;Fe是广泛应用的CWAO催化剂..3.生物质能源的特征再生性;清洁性;而且是取之不尽的..4.生物催化反应的特征a.酶的催化效率极高；b.酶催化剂的用量少c.生物酶催化具有高度的专一性;包括绝对专一性和相对专一性最基本的特征；d.酶催化的条件温和第十一章1.什么是空速、堆密度和比孔体积孔容停留时间的倒数称为空速；气体空速按反应物气体流量速率计算；液体空速按液体流量速率计算；重量空速按反应物质量流速除以催化剂重量所得比值计算；堆密度：用量筒测量催化剂体积V堆=V隙+V孔+V真比孔体积孔容：每克催化剂颗粒内所有孔的体积总和；2.如何消除外扩散限制应用流动法测定催化剂的活性时;为了避免外扩散的影响;应当使气流处于湍流条件;因为层流会影响外扩散速率..3.什么情况下可以认为已经消除了内扩散的影响当催化剂活性与催化剂粒径大小无关时;可以认为已经消除了内扩散的影响..4.对催化剂抗毒性进行评价的方法有哪几种通常采用三种方法对催化剂抗毒性进行评价：在原料中加入毒物使催化剂中毒后改用纯净原料;检测催化剂能否恢复活性和选择性；维持一定活性和选择性;逐渐提高毒物量；中毒催化剂再生后;检测活性和选择性的恢复程度5.影响催化剂寿命的因素有哪几种影响催化剂寿命的因素1催化剂热稳定性的影响催化剂在一定温度下;特别是高温下发生熔融和烧结;固相间的化学反应、相变、相分离等导致催化剂活性下降甚至失活..2催化剂化学稳定性的影响在实际反应条件下;催化剂活性组分可能发生流失、或活性组分的结构发生变化从而导致活性下降和失活..3催化剂中毒或被污染催化剂发生结焦积炭污染或中毒..4催化剂力学性能的影响催化剂发生破碎、磨损;造成催化剂床层压力降增大、传质差等;影响了最终效果..6.简述工业催化剂的制备方法a.沉淀法—借助沉淀反应;用沉淀剂如碱类物质将可溶性的催化剂组分转化为难溶化合物;再经分离;洗涤;干燥;焙烧;成型等工序制得成品催化剂..用于制备高含量的非贵金属;金属氧化物;金属盐催化剂或催化剂载体b.浸渍法—将再提浸泡在含有活性组分主.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;再经干燥;焙烧和活化;即可制得催化剂c.混合法—将几种组分用机械混合的方法制成多组分催化剂..分为干法和湿法用于制备多组分固体催化剂d.离子交换法—利用载体表面存在可进行交换的离子;将活性组分通过离子交换通常是阳离子交换交换到载体上;然后再经过适当的后处理;如洗涤;干燥;焙烧;还原;最后得到金属负载型催化剂..e.熔融法—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溶体..7.沉淀法制备催化剂应该如何选择沉淀剂答：1避免引入有害离子；2形成的沉淀物便于过滤和洗涤；3沉淀剂的溶解度要大；4沉淀物的溶解度应要小5沉淀剂无毒无污染。
(完整)工业催化考试复习题
1.绿色化学:利用一系列原理来降低和消除在化工产品的设计、生产及应用中有害物质的使用和产生.2.零排放:指无限的减少污染物和能源排放直至为零的活动。
3。
手性催化：手性就是物质的分子和镜像不重合性4.手性化合物：指分子量、分子结构相同，但左右排列相反的化合物，如实与其镜中的映体。
5.择形催化：沸石具有规则的孔道和孔笼结构，宽敞的通道和孔道靠可限制及区分进出的分子,使其具有形状及大小选择性，故称这种催化为择形催化.6.催化剂：在化学反应中能改变其他物质的反应速率而自身质量和化学性能不发生改变的物质，又称工业味精。
7.催化剂中毒：原料中的杂质，反应中形成的副产物等是催化剂的活性,选性明显降低或丧失的现象8。
溢流：固体表面吸附物（离子或自由基)迁移到次级活性中心的现象.9.载体：是活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架.可划分为低比表面积和高比表面积两类.10.助催化剂：加入到催化剂的少量物质，是催化剂的副主成分，其本身没有活性或者活性很小，但把它加入到催化剂中后,可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、分散状态、机械强度等。
11。
环境友好：主要包括预防污染的少废或无废的工艺技术和产品技术，同时也包括治理污染的末端技术。
12.强相互作用:作用于强子之间的力。
(时空产率单位:mol/(l＊h)）13。
时空产率：单位体积或单位面积的设备在单位时间内得到目的产物的数量。
14.超强酸:固体酸的强度若超过100％硫酸的酸强度，称为超强酸。
15。
超强碱：强度较中性物质高出19个单位的碱性物质，称为超强碱.16.杂多酸：由杂原子和配位原子按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸，或为多氧族金属配合物。
17.分子筛:分子筛是结晶型的硅铝盐酸，具有均匀的孔隙结构。
18。
络合催化:指催化剂在反应过程中对反应物起络合作用,并且使之在配位空间进行催化的过程。
19。
三效催化：把一氧化碳,碳氢化合物，氮氧化合物分别氧化还原为对人体无害的二氧化碳，氮气，水蒸气时进行催化的过程。
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
工业催化复习资料-问答题
1.什么是催化剂？根据IUPAC于1981年提出的定义，催化剂)是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化2.催化作用的四个基本特征是什么？⑴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；⑵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)，且催化剂可同时加速正逆反应；⑶催化剂对反应具有选择性，当反应有一个以上生成多种产物的方向时，催化剂仅加速其中的一种。
⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间（寿命）。
3.什么是助催化剂？分为哪几种？催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质，如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。
结构型和电子型两类4.请说明理想的催化剂载体应具备的条件。
⑴具有能适合反应过程的形状和大小；⑵有足够的机械强度，能经受反应过程中机械或热的冲击；有足够的抗拉强度，以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里的副反应产物(如积碳)或污物而引起的破裂作用；⑶有足够的比表面，合适的孔结构和吸水率，以便在其表面能均匀地负载活性组分和助催化剂，满足催化反应的需要；⑷有足够的稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物的化学侵蚀，并能经受催化剂的再生处理；⑸能耐热，并具有合适的导热系数；⑹不含可使催化剂中毒或副反应增加的物质；⑺原料易得，制备方便，在制备载体以及制备成催化剂时不会造成环境污染；⑻能与活性组分发生有益的化学作用；⑼能阻止催化剂失活5多相催化反应的一般步骤？物理过程和化学过程分别是哪几步？⑴反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散。
⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。
⑶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。
⑷反应产物自催化剂内表面脱附。
⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去⑴⑸扩散为物理过程；⑵⑶⑷为化学过程6物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小(8～20kJ/mol)，接近于气体的液化热，且是可逆的，无选择性，分子量越大越容易发生，吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快，可单分子层或多分子层吸附，不需要活化能。
工业催化复习
⑵ Brønsted 酸碱概念(B酸碱)
⑶ Lewis酸碱概念(L酸碱)
2. 酸位的来源
1）润载酸
这类材料酸性主要来源于被润载的液体酸，主
要表现为质子酸。
2）氧化铝 未经焙烧的Al2O3表面，含有大量两性羟基，几乎 无酸性，比硅胶酸性还低；焙烧后显示出强酸性，酸度 接近硅酸铝，主要是L酸，也有L碱部位存在。
1450cm-1、1490cm-1和1610cm-1处有一特征峰。
4. 酸强度的测定
酸强度是指给出质子的能力（B酸强度）或接受电子 对的能力（L酸强度）。通常用酸强度函数H0表示固体酸 强度，H0也称为Hammett函数。 H0愈小，酸强度越强。 H0值可为正或负，H0值愈大，酸愈弱；H0值愈小，酸愈
4.吸附
项目 推动力 化学吸附 化学键力 物理吸附 范德华力
吸附层
选择性
单层
有
单层或多层
无
可逆性
吸附温度 热效应 吸附速率 活化能
可逆或不可逆
取决于Ea 接近化学反应热 (40～800kJ/mol) 低温慢，高温快 多数较小，～50kJ/mol
可逆
低于吸附质的沸点 接近凝聚热 (8～20kJ/mol) 快，受扩散控制 0
(1)SiO2和Al2O3形成硅酸铝,Al3+部分取代硅氧四面体中Si4+→晶体中缺 少一个正电荷→Al- 中心→负电场。为保持整个晶体电中性,在Al周围吸 附一个H+,这个H+就是B酸中心,图4-23(a)。 (2)处于晶体结构边缘的Al3+ → L酸中心，图4-23(b)。 (3)硅酸铝吸附水易给出的弱连接的H+,该H+亦成为B酸中心,图4-23c。
工业催化复习资料-问答题
1、什么就是催化剂？根据IUPAC于1981年提出得定义,催化剂)就是一种物质,它能够改变反应得速率而不改变该反应得标准Gibbs自由焓变化2、催化作用得四个基本特征就是什么？⑴催化剂只能加速热力学上可以进行得反应,而不能加速热力学上无法进行得反应; ⑵催化剂只能加速反应趋于平衡,而不能改变平衡得位置(平衡常数),且催化剂可同时加速正逆反应; ⑶催化剂对反应具有选择性,当反应有一个以上生成多种产物得方向时,催化剂仅加速其中得一种。
⑷催化剂由正常运转到更换所延续时间(寿命)。
3、什么就是助催化剂？分为哪几种？催化剂中加入得另一种或者多种物质,本身不具活性或活性很小得物质,但能改变催化剂得部分性质,如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等,从而使催化剂得活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。
结构型与电子型两类4、请说明理想得催化剂载体应具备得条件。
⑴具有能适合反应过程得形状与大小; ⑵有足够得机械强度,能经受反应过程中机械或热得冲击;有足够得抗拉强度,以抵抗催化剂使用过程中逐渐沉积在细孔里得副反应产物(如积碳)或污物而引起得破裂作用; ⑶有足够得比表面,合适得孔结构与吸水率,以便在其表面能均匀地负载活性组分与助催化剂,满足催化反应得需要; ⑷有足够得稳定性以抵抗活性组分、反应物及产物得化学侵蚀,并能经受催化剂得再生处理; ⑸能耐热,并具有合适得导热系数; ⑹不含可使催化剂中毒或副反应增加得物质; ⑺原料易得,制备方便,在制备载体以及制备成催化剂时不会造成环境污染; ⑻能与活性组分发生有益得化学作用;⑼能阻止催化剂失活5多相催化反应得一般步骤？物理过程与化学过程分别就是哪几步？⑴反应物分子从气流中向催化剂表面与孔内扩散。
⑵反应物分子在催化剂内表面上吸附。
⑶吸附得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。
⑷反应产物自催化剂内表面脱附。
⑸反应产物在孔内扩散到反应气流中去⑴⑸扩散为物理过程;⑵⑶⑷为化学过程6物理吸附与化学吸附得特点？物理吸附就是借助分子间力,吸附力弱,吸附热小(8～20kJ/mol),接近于气体得液化热,且就是可逆得,无选择性,分子量越大越容易发生,吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快,可单分子层或多分子层吸附,不需要活化能。
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。
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第二章
IUPAC 于1981年提出的定义：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 自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应为催化 反应
特征：
（1） 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应 .
（2） 只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置
•对于可逆反应，能催 化正方向的催化剂，就能催化逆反应方向
（3） 催化剂对反应具有选择性
（4 ）催化剂活性有一定寿命
催化反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活 化能，而副反应活化能的降低则不明显
.
催化剂组成：
1. 活性组分：化学活性
2. 载体：高表面积，孔结构，机械强度等
3. 助催化剂：对活性组分/载体改性
活性组分：催化剂的主要成分，可由一种物质组成，也可由多种物质组成
活性组分的分类：金属；过渡金属氧化物、硫化物；非过渡金属氧化物
第四章
固体酸：天然粘土物质，天然沸石，金属氧化物及硫化物，氧化物混合物，金属盐 等;
固体碱：碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝，金属氧化物，金属盐等
液体酸：H2SO4,H3PO4,HCI 水溶液，醋酸等
液体碱：NaOH 水溶液，KOH 水溶液
杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为 d 特性百分数（d%），金属的d%越大，相 应的d 能带中的电子填充越多，d 空穴就越少。
广为应用的金属加氢催化剂来说， d%在 40-50% 为宜。
d 带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。
但也不是 d 带空穴越多，其催化活性就越大。
因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。
金属在载体上微细的程度用分散度 D （ Dispersion ）来表示，其定
因为催化 反
应都是在位于表面上的原子处进行，故分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。
当 D = 1时，意味着金属原子全部暴露。
第五章
环境友好加工要求：极高的转化率；接近
100%的选择性；污染物的浓度必须降至
10-6级或零排放。
金属的分散度： 义为： 表面的金属原子
/ g 催化剂
总的金属原子
汽车尾气的危害： 人们已从汽车尾气中分离出 80 多种有害物质，其中以一氧化碳、 氮氧化物、碳氢化合物、铅尘和苯并芘为主。
在大中城市中，汽车尾气的污染占整个大 气污染的 60％以上 。
汽车尾气净化采用的催化剂，目前广泛采用的是 三效催化剂 。
在操作条件下，可同 时将尾气中的 CO 、HC 和 NOx 净化处理，达到环境要求的限制标准。
三效催化剂的构成主要由载体涂层和活性组分所组成，置于汽车尾气催化转化器 中。
涂层材料必须满足的要求：
① 较高的热稳定性
② 增强涂层中某重要组分的热稳定性
③ 协助或改善某些催化组分的功能
第六章
我国的能源结构是 富煤少气缺油 清洁能源是指不污染环境的能源，也是指可再生的能源，包括太阳能、风能、生物 质能、地热能以及潮汐能等
第八章
生物催化剂是指生物反应过程中起催化作用的游离或固定化细胞和游离或固定化 酶的总称。
固定化细胞和固定化酶又称为固定化催化剂。
生物催化具有以下特点：
催化效率高： 高度的专一性：一种是绝对专一性；另一种是相对专一性。
一种酶只能催化一种底 物进行一种反应， 称为绝对专一性。
一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同 类型的反应，称为相对专一性。
也称为键专一性或基团专一性。
反应条件温和：一般在常温常压下进行，减少不必要的副反应。
第九章
活性高 选择性好 在使用条件下稳定 具有良好的热稳定性、机械稳定性和抗毒性能 价格低廉
目前，工业上使用的固体催化剂的制备方法主要有： 沉淀法、浸渍法、机械混合法、离子交换法、熔融法等。
浸渍法优缺点 酶不适应于工业化生产过程，对周围环境的温度、
pH 值、盐浓度等因素非常敏感 ?工业催化剂的要求
?(1)
?3)
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?5)
⑴ 浸渍法所制得的催化剂，其表面积与孔结构接近于所用载体的数据，因此可使成品的宏观结构预先受到控制，即可根据反应所要求的催化剂宏观结构，选择所需的载体。
⑵ 在适当的操作条件下，活性组分可以均匀的薄层附着在载体表面上，
因此大大提高了活性组分的利用率，这对用贵金属为活性组分的催化剂尤为有利。
⑶ 浸渍法所涉及的过程比用沉淀法单纯得多，而且在工艺上也比较简单。
（ 4）用浸渍法制备催化剂，技术上比较容易掌握。
混合法优点：
方法简单、生产量大、成本低，适用于大批量催化剂的生产。
混合法缺点是催化剂各组分间难以混合均匀，组分间相互作用程度小，难
以协同起催化作用，催化剂的活性、稳定性较沉淀法、浸渍法的差；此外，在生产过程中粉尘大、劳动条件恶劣，尤其是生产毒性较大的催化剂时，对工人身体损害很大。
离子交换法制得的催化剂分散度好，活性高。
尤其适用于制备低含量、高利用率的贵金属催化剂。
熔融法制造工艺显然是高温下的过程，因此温度是关键性的控制因素。
采用精心控制的固化过程，能保证熔融态的介稳结构，直到在使用温度下仍为介稳态。
熔融法制备催化剂，其活性好、机械强度高，且生产能力大。
缺点是通用性不大。
催化剂的失活
⑴ 中毒催化剂的活性和选择性由于受到少数杂质作用而显著下降的现象称为中毒。
毒物通常是反应原料中带来的杂质或者是催化剂本身的某些杂质在反应条件下和有效成分作用的结果。
反应产物（或副产物）有时也可能毒化催化剂。
极少量的毒物就可以导致大量催化剂的活性完全丧失。
毒物因催化剂而异；还因催化剂所催化的反应而异。
温度对中毒也有影响。
选择中毒对工业催化剂来说具有实用意义。
催化剂的再生
再生是在催化剂活性下降后，通过适当处理使其活性恢复的操作。
工业上常用的再生方法有四种：
⑴ 蒸汽处理：
⑵ 空气处理：积炭严重，阻塞了催化剂的微孔结构时，可通入空气进行燃烧或氧化，使催化剂表面的炭或类焦与氧反应，将
C 转化成 CO2 放出。
⑶ 通入 H2 或不含毒物的还原性气体：
⑷ 用酸或碱溶液处理：如骨架镍催化剂的再生，通常采用酸或碱除去毒物。
催化剂再生后，
活性可以恢复，但再生次数是有限制的。
章
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11.1.2. 实验室活性测试反应器的类型及应用
(1)反应器分析的基本概念 实验室各种反应器间最本质性的差别是间歇式和连续式之间的差异。
化研究中应用最多的是连续式的反应器。
连续式的工业反应器，其操作特性受到以下因素的影响：流体流动的方式、催
化剂粒子内和粒子间存在的浓度梯度， 以及温度的径向和轴向梯度等。
对于实验室用的 反应器，通常需要采取各种措施来消除这些影响，使获得的信息简单明确。
(1)反应器分析的基本概念
①连续流动搅拌釜式反应器 (CSTR) 假定流体为全混的，反应器内各处浓度均一，并且等于出口物料流的浓度。
因 此可以直接测量做为浓度函数的反应速率。
②活塞流式反应器 (PFR) 假定没有轴混， 而且无浓度或流体速度的径向梯度， 则反应物的浓度只是反应 器长度的函数。
(2)间歇式反应器 间歇式反应器主要用于研究高压、 高温反应或催化剂的筛选，较少用于催化剂 性能和动力学研究。
优点：装卸快、投资少
缺点：升温、降温缓慢； 物质分压难以控制、 测量；不一定能说明连续体系的产率； 毒物会积累；物料平衡误差较大等。
3)暂态式反应器 该反应器体系简单、反应物和催化剂用量都很少。
但由于是脉冲反应器，反应 是在非平衡条件下进行的。
(4) 连续流动反应器 ①活塞流反应器 ②再循环微分反应器 ③反混式反应器 (无梯度反应器 ) ④滴流床反应器 ⑤流化床反应器 目前在催。