催化原理总结课件
金属催化剂的催化原理
金属催化剂的催化原理
金属催化剂的催化原理可以分为两个步骤：吸附和反应。
1. 吸附：金属催化剂通常能够吸附反应物分子，使其吸附在金属表面上。
这是由于金属表面的活性位点可以与反应物分子相互作用并形成化学键。
吸附有助于增加反应物的有效浓度，促使反应发生。
2. 反应：吸附在金属表面上的反应物分子可以与其他反应物分子发生反应，生成产物。
金属催化剂能够提供活化能，使反应物分子之间的化学键断裂和形成更容易。
另外，金属催化剂也可以在反应过程中参与反应，形成中间体或生成活性物种，帮助加速反应速率。
金属催化剂的催化原理还与金属的电子结构有关。
金属催化剂通常具有一定的电子密度和可调节的反键电子，这些特性使金属具有一定的催化活性。
金属催化剂的选择性和活性可以通过金属种类、表面结构、晶体面、孔隙结构等参数进行调节。
总结起来，金属催化剂通过吸附和反应的过程，利用金属表面上的活性位点来降低化学反应的活化能，提高反应速率，并且由于它们的可调节性和选择性，可以实现特定反应的催化控制。
催化原理的知识总结
工业催化剂发明大事记（四）
首次工业 化年份 过程或催化剂 产品或用途 催化剂主要成分
1980 1982 约1986
甲醇芳构化 结晶硫酸铝分子 筛 特种立构合成 NOx加氨还原
芳烃 多种石油化工产 品 多种药物 环境保护 环境保护 新型聚烯烃
ZSM-5分子筛
V2O5 - TiO2 Pd, Pt, Rh/SiO2 均相，茂-ZrCl2甲基氯氧烷等
约1890 1913 1915
约1920 1923 1936 1937 1938 1942
SO2氧化 由N2+H2合成氨 氨氧化
H2SO4 NH3 HNO3 合成气 水煤气变换 （CO+H2） 由CO+H2制甲醇 CH3OH 石油催化裂化 汽油等 乙烯聚合 低密度聚乙烯 F-T合成 烃燃料 烷烃烷基化 汽油
低压合成氨 烃类加氢
NH3 脱硫净化
Fe等 CoO-MoO3/Al2O3
乙烯氧氯化
石油催化重整 甲醇低压合成
氯乙烯
燃料 CH3OH
CuCl2/ Al2O3
Pt-Re/ Al2O3 Cu-ZnO/ Al2O3
1976
1978
NOx加氢还原
甲醇制汽油 甲醇羰基化
环境保护
合成燃料 醋酸
贵金属
ZSM-5分子筛 均相，RhI2(CO)2
合成氨生产：
1909年，F Haber发明高压法(锇催化剂，17-20MPa, 500~600℃)合成氨过程，获得6%产品。Haber因此而 获得1918年Nobel Prize。 M Bosch在BASF实验室发明的多组分熔铁催化剂推动 了合成氨的工业化。 1917年，运用H-B过程，在BASF形成60吨合成氨生产 能力，M Bosch也获得了1931年Nobel Prize 目前，世界合成氨的产量已经达到8000万吨以上。
催化剂及其催化作用概述ppt课件
此外，交联型固体酸催化剂（硅锆交联蒙 脱土）
精细化工
合成增塑剂
1邻苯二甲酸二酯（DOP）（由苯酐和 2-乙基己醇合成催化剂为SO2-4/TiO2Al2O3
酯化率可达99%
2己二酸二辛酯（DOA）（PVC优良耐 寒助剂（SO2-4/ZrO2-La2O3）
3蔗糖八乙酯（SO2-4/TiO2）
O
O Al O O C2H5
乙氧基
O Al O OH
高温
O
O
CH2 CH2+H2O+ HO Al O Al O
O-
O
O
HO AlH O Al
O
O
低温
O
C2H5OC2H5
C2H5 C2H5
异丙苯裂解
在B酸中心下进行
CH3 CH CH3 H + H+
HC CH3 + CH3
+ CH3CH CH3
酸性强弱与催化反应关系
➢金属氧化物表面的金属离子是L酸，氧负离 子是L碱。金属离子的电负性越大，则金属离 子的酸性越强。
➢金属氧化物的碱性也可以同电负性相关联, 但由于金属氧化物表面往往含有羟基这时的 酸碱性由M-OH中M-O的键本质决定.若M-O键强, 则解离出H+,显酸性,反之,若M-O键弱,则解离 出OH-,显碱性。
丙烯酸丁酯用于表面涂料，粘合剂，密 封剂，皮革处理剂（ SO4 2- /TiO2）
甲基丙烯酸异丁酯是耐酸耐碱性涂料的 基料SO4 2- /ZrO2-TiO2
L-H模型与E-R模型
L-H（Langmuir-Hinshelwood）
A+B+ S-S
第二章催化作用与催化剂解析PPT课件
.
30
• 不可逆中毒：不可以再生，永久的中毒。
例：① 合成氨反应混合气中，若有H2S H2S与铁反应生成硫化铁很稳定，催化剂不易复转。
② 铂重整的 砷 使铂 永久中毒。 ➢ 毒物 • 金属催化剂的毒物 ❖ Ⅴ族和Ⅵ族具有共享电子对的非金属化合物的元素。
第二章 催化作用与催化剂
.
1
2.1 催化作用的定义与特征 一、定义
催化剂是一种可以改变一个化学反应速度的物质。
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。
催化作用是指催化剂对化学反应所施加的作用。具体 地说，催化作用是催化剂活性中心对反应物分子的激 发与活化，使后者以很高的反应性能进行反应。
负载型催化剂 ：
将活性组分、助催化剂组分负载于载体上，所制得的
催化剂
① 乙烯 — 环乙烷 Ag /α－Al2O3
② 丙烯气相氧化丙烯醛反应
反应特点： 丙烯
[O] Cat
丙烯醛
对Cat要求： 提供足够表面；
具有气体分子输送的粗孔道
.
6
(2) 分类
常用载体类型
载体 低比表面
比表面 （㎡/g）
刚玉
0~1
比孔容 （ml/g）
0.2~0.3 0.5~0.9
0.25 0.3~0.5
0.3 0.4~4.0 0.3~2.0
7
➢ 高熔点载体
类别 碱性
两性
氧化物 MgO CaO Ca2SiO4 BaO Ca3SiO5 ThO2 ZrO2 CeO2 Cr2O3 La2O3
《催化作用原理》课件
要点二
详细描述
智能催化与人工酶是未来催化科学与技术的重要发展方向 。通过结合智能技术和生物酶的催化机制，设计具有优异 性能的智能催化剂和人工酶。这将有助于解决一些传统催 化方法难以解决的问题，提高催化反应的效率和选择性。
感谢您的观看
THANKS
详细描述
通过建立动力学模型，可以定量描述反应速 率与反应物浓度、温度等参数之间的关系。 这有助于优化反应条件，提高催化效率。
总结词
反应机理研究方法是探索催化反应如何 发生的重要手段，对于催化剂设计和性
能改进具有指导意义。
详细描述
常用的反应机理研究方法包括同位素示踪法、中间体捕获和红外光谱等。这些方法有助于揭示反应过程中的关键 步骤和中间产物，为催化剂的优化提供理论支持。
催化剂的选择性
总结词
催化剂的选择性是指催化剂对反应物转化为目标产物的选择性，即目标产物在所有产物 中的比例。
详细描述
催化剂的选择性对工业催化过程至关重要，可以提高目标产物的产率和纯度，降低副产 物的生成。影响催化剂选择性的因素包括催化剂的组成、结构、表面性质以及反应条件
等。
催化剂失活与再生
总结词
化工生产中的催化过程
乙烯的合成
通过催化剂的作用，将乙醇转化 为乙烯，是化工生产中重要的原
料。
丙烯腈的合成
通过催化剂的作用，将丙烯和氨转 化为丙烯腈，是重要的合成材料。
苯酚的合成
通过催化剂的作用，将苯和甲醛转 化为苯酚，是重要的化工原料。
环境治理中的催化过程
汽车尾气的催化转化
通过催化剂的作用，将汽车尾气中的有害物质转化为无害物质， 降低空气污染。
03
催化剂的活性与选择性
催化剂的活性
(完整word版)催化原理
催化原理1、活性：是指催化剂影响反应进程变化的程度；或指催化剂对反应加速的程度，衡量催化剂效能大小的标准。
催化剂使原料转化的速率：a=-（1/w ）d （nA)/dt选择性：指催化剂使反应向着某一特定产物的方向进行；或是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率目的产物在总产物中的比例S=ΔnA →P /Δn A =（p/a).（n P /Δn A)=r P /Σr i比活性：对于固体催化剂,与催化剂单位表面积相对应的活性称为比活性α=k/S分散度：分散度(Dispersity ） =表面原子数/总原子数TOF ：转换频率是指每个催化中心上单位时间内产生的给定产物的分子数（TOF)。
2 、空速：单位时间里单位催化剂的处理量WHSV:重时空速：每小时进料的重量（液体或气体)）/催化剂的装填重量空时速率：3 、化学吸附态:分子或原子在固体催化剂表面化学吸附后的化学状态、电子结构、几何构型。
表面覆盖度:在吸附平衡时，吸附剂表面被吸附质粒子覆盖的分数，常用θ表示。
对于单层的吸附，θ=V/V m ,V 是平衡吸附量，V m 是单分子层饱和吸附量。
Langmuir 吸附:①定位吸附；②单层吸附；③均匀吸附（理想吸附）；④吸附与脱附动态平衡 定位吸附：E T 〈E P 分隔吸附位的势垒高度E P 大于吸附质分子热运动能E T，分子不能逸出“势能阱”非定位吸附:E T >E P，吸附质在表面自由转换。
积分吸附热：指达到吸附平衡时，被气体吸附质覆盖的那部分吸附剂表面所产生的平均吸附热.它表示在吸附过程中，较长期间内热量变化的平均值。
积分吸附热随吸附质浓度的大小而变化，一般用于区分物理吸附和化学吸附的吸附热。
4、 速率控制步骤:总速度（或宏观速率）取决于阻力最大的步骤（最慢的步骤）扩散控制：（外扩散、内扩散）动力学控制:（表面反应、化学吸附与脱附）5 、Knudsen扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径小于气体分子的平均自由程，则气体分子对孔壁的碰撞，较之气体分子间的碰撞要频繁得多，这种扩散称为努森扩散（knudsen diffusion）.构型扩散:当催化剂孔径尺寸与反应物分子大小接近，处于同一数量级时,分子大小发生微小变化就会引起扩散系数发生很大变化。
《催化反应动力学》课件
工业催化反应
石油化工
催化裂化、加氢裂化、烷基化等，提高油品质量 和产量。
精细化工
有机合成、高分子合成、药物合成等，生产高附 加值化学品。
环保领域
脱硫、脱硝、污水处理等，降低污染物排放，保 护环境。
环境催化反应
大气污染治理
催化燃烧、光催化分解等，降低空气中的有害气体和颗粒物。
水处理
催化氧化、光催化氧化等，去除水中的有害物质和重金属离子。
土壤修复
利用催化剂降解土壤中的有机污染物，降低污染风险。
新材料合成中的催化反应
高分子材料
利用催化合成技术，制备高性能高分子材料 。
纳米材料
通过催化反应控制纳米材料的形貌和尺寸， 制备具有特殊性能的纳米材料。
复合材料
利用催化反应将不同材料复合在一起，制备 具有优异性能的复合材料。
06
总结与展望
本章总结
实验步骤与操作
01
实验操作注意事项
02 1. 确保实验器材和试剂的清洁度，避免污 染。
03
2. 严格控制实验温度和压力，确保实验条 件的准确性。
04
3. 在实验过程中，密切关注反应情况，如 有异常及时处理。
数据处理与分析
01
数据处理方法
02 1. 将实验数据整理成表格，列出各物质浓度的变 化。
03 2. 根据反应动力学方程，计算反应速率常数、活 化能等参数。
《催化反应动力学》 PPT课件
目录
• 引言 • 催化反应动力学基础 • 催化反应动力学模型 • 催化反应动力学实验 • 催化反应动力学应用 • 总结与展望
01
引言
课程简介
催化反应动力学是化学工程学科中的一门重要 课程，主要研究催化剂对化学反应速率的影响 。
催化原理
齐格勒,K.（Karl Ziegler 1898～1973）联邦德国有机化学家 1898 年 11 月 26 日生于黑尔萨,1973 年 8 月 12 日卒于米尔海姆。1920 年获马尔堡大学 化学博士学位。1927 年在海德堡大学任教授。1936 任哈雷萨勒大学化学学院院长。1943
4
年任威廉皇家学会(后称马克斯· 普朗克 学会)煤炭研究所所长,直至逝世。 齐格勒在金属有 机化学方面的研究工作一直占 世界领先地位。1953 年他利用铝有机化合物成功地在常温常 压下催化乙烯聚合,得到聚合物,从而提出定向聚合的概念(见齐格勒•纳塔聚合)。因合成塑 料用高分子并研究其结构,与 G•纳塔共获 1963 年诺贝尔化学奖。 齐格勒早期主要研究碱金属有机化合物、自由基化学、多元环化合物等。1928 年开始 研究用金属钠催化的丁二烯聚合及其反应机理。此后又出色地研究烷 基铝的合成和用以代 替 格利雅试剂的工作。 齐格勒发现金属氢化物可与碳碳双键加成,如由氢化铝锂合成四烷基 铝锂。这在发展金属有机化学方面起了很大的作用。齐格勒最大的成就是发现金属铝和氢、 烯烃一 起反应生成三烷基铝。 在此研究成果上,齐格勒成功地进行了下列研究:①α 烯 烃 的催化二聚作用,合成高级α 烯烃;②乙烯经烷基铝催化合成高级伯醇;③由烯烃合成萜醇; ④由烷基铝经电化学或其他方法合成其他金属的烷基化合物;⑤利用氢化烷基铝和三烷基铝 做有机物官能团的还原剂;⑥以三烷基铝与四氯化钛为催化剂(称为 齐格勒•纳塔催化剂)使 乙烯在常温常压下聚合成线型聚乙烯,这项研究为高分子化学和配位催化作用开辟了广阔的 研究领域。 纳塔,G.（Giulio Natta 1903～1979）意大利化学家 1903 年 2 月 26 日生于意大利因佩里亚,1979 年 5 月 2 日卒于意大利贝加莫。1924 年获 米兰工学院博士学位,先后在罗马大学、都灵大学等校任教。1938 年返母校任工业化学教授 和系主任,直到逝世。 纳塔多年从事合成化学和结构化学研究。1923 年,他应用 X 射线及电子衍射研 究无机 物和有机物的结构,是这方面的开拓者之一。 后来,他成功地研究了 一氧化碳 催化加氢制备 甲醇 和 甲 醛 。1938 年,他以 1 丁烯(见丁烯、脱氢制成 丁二烯,发展了 合成橡胶单体 的制备方法。 他最卓越的贡献是,1954 年在德国化学家 K.齐格勒乙烯低压聚合制成聚乙烯重大发现 的基础上,发现以三氯化钛和烷基铝为催化剂,丙烯在低压下高收率地聚合,生成分子结构高 度规整的立体定向聚合物—— 聚丙烯 ,具有高 强度和高熔点,开创了立体定向聚合的崭新 领域。1957 年,他直接参与在意大利的 世界上第一套聚丙烯生产装置的建立,他的发现导致 合成树脂和塑料的一个大品 种问世。 此外,他进一步成功地将其催化剂分别用于 1 丁烯和 4 甲基 1 戊烯的立体定向聚合,首先制成了分子结构高度规整的 聚 1 丁烯 和聚甲 基戊烯。1957 年,他首创以钒卤化物和烷基铝为催化剂,使乙烯和丙烯共聚 合制成无规结构 的 乙丙橡胶 。在意大利建成了世界上第 一套乙丙橡胶小型生产装置。 他和齐格勒所开创的配位催化聚合和立体定向聚合,应用于烯烃、二烯烃及乙烯基单体 的聚合等,开拓了高分子科学和工艺的崭新领域,成为发展史上的里程碑,被称之为齐格勒 纳塔催化剂及齐格勒 纳塔聚合。两人因此而共获 1963 年 诺贝尔化学奖金。 世纪的化学——催化
1-工业催化原理PPT优秀课件
48
思考题： 2
2021/6/3
49
思考题： 3
4 、
2021/6/3
50
2021/6/3
51
2021/6/3
52
部分资料从网络收集整 理而来，供大家参考，
感谢您的关注！
反应速率随表面精细结构而变化—结构 敏感反应。
2021/6/3
26
反应速率
反应速率表示反应快慢，一般有三种表 示方法。
以催化剂重量为基淮 以催化剂体积为基准 以催化剂表面积为基准
在催化反应动力学的研究中，活性多用 反应速率来表达。
2021/6/3
27
2021/6/3
28
速率常数
用速率常数比较活性时，要求温度相同。 在不同催化剂上反应，只有当反应的速 率方程有相同的形式时，用速率常数比 较活性大小才有意义。此时，速率常数 大的催化剂的活性高。
44
催化剂分类
金属催化剂（Ni,Fe, Cu, Pt, Pd….) 金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂
(多为半导体) Ln2O3 MoS 酸碱催化剂 配合物催化剂
2021/6/3
45
双功能催化剂(多功能催化剂)
是指其催化的过程包含了两种或两种以 上不同反应机理，催化剂也具有不同类 型的活性位。
2021/6/地3 氧化为邻二甲苯酐。
6
催化理论的基本思想的形成
在这一时期，逐步产生了某些催化理论 的基本思想。例如，不稳定表面中间物 (1910年)，晶格非理想性(1920年)，表面 活性中心(1925年)，这些理论雏形在实践 中应用，起到了改进旧催化剂、开发新 催化剂的作用，推动了化学工业的发展。
Heterogeneous Catalysis Principles and Applications-----G.C. Bond, Oxford Science
《催化原理技术》PPT课件
当半导体受到大于或等于禁带宽度〔Eg〕的能 量照射时，价带上的电子就会被激发跃迁至导 带，并且在价带上就会形成空穴，因而受照射 后在半导体内产生了电子-空穴对。
如图 1.1 所示，它们在电场的作用下别离并迁 移到颗粒的外表，光生空穴得电子能力强，有 强氧化性，能夺取颗粒外表被吸附物质的电子， 使原本不吸光的物质被活化氧化，
2. 光生电子-空穴的别离与捕获
光激发半导体产生电子-空穴有多种变化的途径， 但是别离和复合两个相互竞争的过程是最主要的。 对于光催化反响，光生载流子要与给体或受体发 生作用才是有用的。如果没有适当的电子或空穴 捕获剂，别离的电子和空穴可能在半导体的内部 或外表发生复合并放出热量。
通常的空穴捕获剂是光催化剂外表吸附的 OH -或水分子，可生成活性物种·OH，它无论是在
因此，光解水必须具有适宜的价带和导带的位置，
考虑到超电压的存在，半导体的禁带宽度应至少大于
1.8 eV。大多数的半导体的光催化剂都有较大的禁带宽
度，这使得电子-空穴具有较强的氧化复原能力。如
TiO2在 pH 值为 1.0 时的 Eg为 3.2 eV，光激化电荷
跃迁所需入射光最大波长为387 nm。常用半导体的禁
主要集中在光催化分解水制氢 光降解有机污染物两个方面
半导体光催化剂催化活性的影响因素
光催化剂本身的因素 1.半导体能带构造 半导体的带隙值决定了光催化剂的光学吸收性质。 半导体的光催化反响的能力是由被吸附物质的氧化
复原电势和半导体的能带位置决定的。热力学允许 的光催化氧化复原反响要求受体电势比半导体导带 电势低(更正)，而给体电势比半导体价带电势高(更 负)。
导带与价带的氧化复原电位对光催化活性具有重要 的影响。通常价带的复原电位越正，光生空穴的氧 化能力越强，导带的复原电位越负，光生电子的复 原能力越强。
催化原理重点知识点总结
催化重点知识点一、概述催化剂定义描述：在反应体系中，若存在某一种类物质，可使反应速率明显变化（增加或减少），而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变，这种物质称为催化剂。
催化剂可以是正催化剂，也可以是负催化剂。
催化剂的组成：主体，载体，其他。
主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。
助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂。
主催化剂：起催化作用的根本性物质。
没有它不存在催化作用。
共催化剂：催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质，但各自的催化活性大小不同，活性大的为主催化剂，活性小的为共催化剂。
两者组合可提高催化活性。
助催化剂：是催化剂中提高主催化剂的活性、选择性、改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等性能的组分。
催化反应：有催化剂参与的反应。
催化反应的分类：通常根据体系中催化剂和反应物的“相”分类；也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。
催化反应分为：均相催化反应，多相催化反应，酸碱反应，氧化还原反应。
均相催化反应：催化剂和反应物形成均一的相，可以是气相、液相。
多相催化反应：催化剂和反应物处于不同相，催化剂通常均为固体。
可分为气固、液固。
酸碱反应：在反应中发生电子对转移的称为酸－碱反应。
氧化还原反应：在反应中发生一个电子转移的称为氧化－还原反应。
催化特征：1催化是一种知识，是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。
2催化不能改变化学反应热力学平衡, 但促使热力学可自发发生的反应尽快发生，尽快达到化学平衡。
3催化是选择性的，往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生，尽速达到平衡。
如果可能，它还要同时抑制其它反应的进行。
四、如果热力学允许，催化对可逆反应的两个方向都是有效的。
催化的本质：在催化剂作用下，以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。
催化剂是一种中介物质，它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率(或降低了反应温度)，但其自身最终并没有被消耗。
催化原理-课件
40年代 催化裂化 C16H34 = C8H16 + C8H18 (Si-Al) 催化加氢裂化 催化重整 C6H12 = C6H6 + 3H2 (Pt-Re) 得到发展, 首先是英美掌握, 它为石油的二次加工提供了基
1.1 1．催化剂的发展历程
为大量生产HNO3 H2SO4 奠定了基础, 它们正是生产炸药, 化 肥的基础原料。正是这时，发生了由德国发起的第一次世界 大战。
1923年 CO + H2 = CH3OH (ZnO-CuO) BASF 1926年 nCO +(n+m/2) H2 = CnHm +n H2O Fischer and Tropsch
故催化作用和催化剂的研究应用，成为现代化学工业的重要 课题之一。
催化原理
催化原理: 借助于热力学、动力学及结构化学和表面化学等的基 本理论，通过研究均相、酶和多相三个不同催化反应 体系中的一般规律，去阐明他们在反应机理、催化 剂结构和反应性能之间的作用特点。
目的: 使大家能够掌握催化作用的基本规律、了解催化过程的化 学本质、熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点，为 大家以后进行相关催化的科学研究提供一定的理论基础。
础;不仅提高汽油的 ON值, 而且增加汽油的产量.
50年代 CH2=CH2 到-(CH2-CH2)n[TiCl4-Al(C2H5)3] Ziegler-Natta
1.1 1．催化剂的发展历程
CH2=CH2+O2 = CH3CHO (Pd/Cu) Wacker-Schmidt and 丙烯CH2=CH2-CH3聚合生成聚丙烯
催化原理重点知识点总结
催化原理重点知识点总结催化重点知识点一、概述催化剂定义描述：在反应体系中，若存在某一种类物质，可使反应速率明显变化（增加或减少），而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变，这种物质称为催化剂。
催化剂可以是正催化剂，也可以是负催化剂。
催化剂的组成：主体，载体，其他。
主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。
助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂。
主催化剂：起催化作用的根本性物质。
没有它不存在催化作用。
共催化剂：催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质，但各自的催化活性大小不同，活性大的为主催化剂，活性小的为共催化剂。
两者组合可提高催化活性。
助催化剂：是催化剂中提高主催化剂的活性、选择性、改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等性能的组分。
催化反应：有催化剂参与的反应。
催化反应的分类：通常根据体系中催化剂和反应物的相”分类；也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。
催化反应分为：均相催化反应，多相催化反应，酸碱反应，氧化还原反应。
均相催化反应：催化剂和反应物形成均一的相，可以是气相、液相。
多相催化反应：催化剂和反应物处于不同相，催化剂通常均为固体。
可分为气固、液固。
酸碱反应：在反应中发生电子对转移的称为酸-碱反应。
氧化还原反应：在反应中发生一个电子转移的称为氧化-还原反应。
催化特征：1催化是一种知识，是一种关于加快化学反应发生的捷径”的知识。
2催化不能改变化学反应热力学平衡，但促使热力学可自发发生的反应尽快发生，尽快达到化学平衡。
3催化是选择性的，往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生，尽速达到平衡。
如果可能，它还要同时抑制其它反应的进行。
四、如果热力学允许，催化对可逆反应的两个方向都是有效的。
催化的本质：在催化剂作用下，以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。
催化剂是一种中介物质，它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率（或降低了反应温度），但其自身最终并没有被消耗。
催化原理知识点总结
催化原理知识点总结一、催化原理1.催化反应的定义催化反应是指在一定温度、压力和反应物浓度条件下，通过引入催化剂，加快化学反应速率的过程。
催化剂在反应物与产物之间起着桥梁的作用，使得反应物之间的碰撞频率增加，从而提高了反应速率。
2.催化剂的作用催化剂在催化反应中起到了降低反应活化能的重要作用。
反应活化能是指反应物从初始状态到过渡态所需的能量，是影响反应速率重要因素之一。
催化剂通过与反应物形成活化复合物，降低了活化能，从而提高了反应速率。
3.催化剂的特点（1）催化剂参与反应但不参与反应物或产物，可反复使用。
（2）催化剂对反应物之间的碰撞频率有促进作用，提高反应速率。
（3）催化剂的作用在反应结束后停止，不影响最终产物。
4.催化反应的优势（1）提高反应速率，减少能量消耗。
（2）改善产物选择性，减少副产物生成。
（3）节约原料和提高产率。
二、催化剂种类1.酸碱催化剂酸碱催化剂是指通过酸碱作用来促进化学反应的催化剂。
酸催化剂可以提供质子，促进反应物之间的碰撞；碱催化剂则可以提供羟基或质子接受体，促进反应物的中间体生成。
酸碱催化剂广泛应用于酯化、酰基化、烯烃加氢等反应中。
2.金属催化剂金属催化剂是指由金属或金属化合物构成的催化剂。
金属催化剂在有机合成、环境保护、燃料电池等领域有着广泛的应用。
常见的金属催化剂有Pd、Pt、Ru、Ni等。
3.酶催化剂酶催化剂是一种生物催化剂，可以在温和条件下促进生物化学反应。
酶催化剂具有高选择性、高效率等特点，在食品加工、医药生产等领域具有广泛应用。
4.氧化还原催化剂氧化还原催化剂是指通过提供或接受电子来促进化学反应的催化剂。
氧化还原催化剂广泛应用于有机合成、电化学、环境污染治理等领域。
5.光催化剂光催化剂是指通过光能来促进化学反应的催化剂。
光催化剂广泛应用于光解水、光催化降解有机污染物等领域。
6.复合催化剂复合催化剂是指由两种或多种催化剂组成的催化剂。
复合催化剂可以充分利用各种催化剂的优势，具有协同作用，提高了催化反应的效率。
工业催化ppt课件
新能源开发
用于生产太阳能电池、燃料电 池等新能源材料。
制药行业
用于合成药物、生物催化剂等 生物医药产品的生产。
02
工业催化原理与技术
催化反应原理
催化反应定义
在催化剂的作用下，反应物之间 发生化学反应并生成产物的过程
。
催化反应特点
反应速率快、选择性高、能耗低、 副产物少。
催化反应机理
了解催化反应过程中，反应物如何 通过催化剂表面的吸附、活化、反 应和脱附等步骤转化为产物。
对设计的催化反应流程进行技术经济评估 ，确保其在工业生产中的可行性和经济效 益。
工业催化设备及其选型
确定设备参数
根据工艺要求和设备类型，确定设备的主 体尺寸、材质、压力、温度等参数，以确
保设备的性能和安全性。
A 确定设备类型
根据催化反应的类型和规模，选择 适合的工业催化设备，如固定床反 应器、流化床反应器、搅拌釜等。
工业催化实验方法与操作规程
实验方法选择
根据实验目的和要求，选择合适 的实验方法和操作规程，确保实 验结果的准确性和可靠性。
实验操作流程
按照实验步骤和要求进行操作， 注意实验细节和注意事项，避免 实验误差和安全事故。
数据处理与分析
对实验数据进行处理、分析和解 释，得出实验结论，为实际工业 生产提供指导和参考。
提高工业催化效率的途径与方法
优化催化剂设计
通过改进催化剂的组成和结构，提高其活性和选 择性，从而提高催化效率。
强化反应条件
优化反应温度、压力、浓度等条件，以降低能耗 和提高产物收率。
过程集成与优化
通过集成和优化催化反应过程，实现能源的高效 利用和废物的减量化。
THANKS
感谢观看
各类催化剂机理(共139张PPT)
也较更强碱性的MgO高。这种酸位和碱位协同作用，
对于某些特定的反应是很有利的，因而(yīn ér)具有更高 的选择性。这类催化剂叫酸碱双功能催化剂。
精品资料
固体超强酸和超强碱：固体酸的强度(qiángdù) 若超过100%硫酸的强度，则称之为超强 酸。因为100%硫酸的酸强度用
精品资料
4.均相酸碱催化反应机理(jī 和速 lǐ) 率方程
酸碱催化一般经过离子型的中间化合物，即经过正碳 离子或负碳离子进行(jìnxíng)的。例如
或
如，AlCl3(L酸)作用下的苯与卤代烃的反应（弗-克
反应），反应机理是
精品资料
AlCl3是路易斯酸，接受电子对产生正碳 离子，然后再按下式反应
(6.1.5) 进一步考虑广义酸HA的解离平衡，HA + H2O = H3O+ + A-，
(6.1.6)
KHA为解离平衡常数。代入式（6.1.5）得
(6.1.7) 这就是所得的速率方程，可以区别两种 极端的情况：
精品资料
若k2 >> k-1cA-，即k2cH+ >> k-1KHAcHA，中间物反
应极快 (6.1.8)
分子筛。若4A分子筛上70%的Na+为Ca2+交换， 八元环可增至5Å，对应的沸石称5A分子筛。反之，
若70%的Na+为K+交换，八元环孔径缩小到3Å，对 应的沸石称3A分子筛。
精品资料
X-型和Y-型分子筛
类似金刚石的密堆六方晶系结构。若以β笼为结构
单元，取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼
将相邻的两个β笼联结，即用4个六方柱笼将5个β
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章 吸附作用与多相催化
• 分子在固体表面的吸附
吸附过程的推动力：固体表面自由能的降低 存在表面配位不饱和位
物理吸附作用力： van der Waals力 化学吸附作用力：价键力，形成化学键
总物结理：物吸理附吸与附化与学化吸学附吸的附区的区别别
1、作用力 2、吸附热 3、吸附速率
物理吸附 Van der Waals力
放热，小 快
4、吸附温度 5、吸附程度 6、可逆性 7、专一性 8、吸附质的光谱特性
低，升温吸附量下降 多层 可逆
非专一 无显著变化
化学吸附 价键力 放热或吸热，大 非活化吸附，快 活化吸附，慢 高，影响复杂 至多单层 可逆或不可逆 专一性吸附 显著变化
第二章 吸附作用与多相催化
• 吸附质的可动性 两种寿命 定位吸附与非定为吸附
• 吸附位能曲线 物理吸附的重要性 物理吸附，弱化学吸附，强化学吸附的未能曲线
• 化学吸附的类型 1）解离(均裂，非均裂)，
还原解离吸附：吸附物中构成键的电子对在吸附时转移到吸 附剂表面－吸附物给出电子(吸附剂得到电子)。
氧化解离吸附：吸附时吸附物从吸附剂表面取走一对电子－ 吸附物得到电子(吸附剂 给出电子)。
2）吸附热常随吸附温度而变化 原因： A 温度不同，化学吸附机理不同 B 温度不同，吸附层的活动性不同
3）脱附实验与吸附实验测得的吸附热可能不同 原因：条件不同，吸附层的平均键合能力不同
第二章 吸附作用与多相催化
• 化学吸附热随吸附量或覆盖率的变化：
遮盖率越大，吸附热越小→表面不均匀 • 覆盖率不同，吸附位能曲线和活化能不同
《催化作用基础》总结
2010级
第一章 绪论
• 催化剂的重要性质： • 活性：转化率 • 选择性：分数选择性，相对选择性，工业选择性，产率 • 寿命：寿命曲线（成熟，稳定，衰老） • 价格： • 选择催化剂应考虑的因素:选择性,寿命,活性,价格 • 固体催化剂的一般组成:载体,主催化剂(活性组份),助催化剂(载
孔 表面能量和功函不同
第二章 吸附作用与多相催化
• 晶体的电子结构
满带、空带、导带、价带、禁带
满带：已充满带子的能带。
导带：未完全充满带子的能带。
空带：没有电子充填的能带。
价带：原子的外层价电子充填的能带。
禁带：各能带之间的间隙，电子不能存在的区域
Fermi能级：
• d带空穴与磁化率:
•
d带空穴是指d能带中未充填电子的空能级。
2）非解离
第二章 吸附作用与多相催化
• 化学吸附键
化学吸附：吸附物与吸附剂的作用方式不同 （1）双方共享电子，组成共价键 （2）双方电负性差别较大，组成离子键 （3）双方电负性差别不大，形成极性键
第二章 吸附作用与多相催化
• 吸附热
1）吸附热与吸附剂的处理条件有关 一般：还原性吸附质在氧化型吸附剂上的吸附热较大 氧化性吸附质在还原型吸附剂上的吸附热较大
当小时,H吸大,Ea小,Ed大； 当大时,H吸小,Ea大,Ed小； 当由小变大,H吸下降,Ea上升,Ed下降 原因：
1）表面不均匀性 2）吸附物种之间的相互作用 3）占有固体中不同的能级
第二章 吸附作用与多相催化
• 气体优先吸附在吸附能力强的活泼部位上 活泼部位的吸附速率快
• 表面不均匀性产生的根源： 不同晶面的暴露比例不同 晶体的边、角、面、边界、晶格缺陷和
体的:提高稳定性,抑制副反应,提供双功能；活性组份的:促进活 性结构的形成, 调变活性组份的电子云密度) • 载体的作用:1）分散活性组分；2）稳定化作用（抑制活性组份的烧结）；
3）助催化作用（如，提供酸性，对金属组分的调节作用）；4）支撑作用；5 ）传热与稀释作用
• 负载型催化剂的组成：载体、活性组分、助剂
第一章 绪论
4.按催化剂分类 1）酸、碱催化剂 均相酸、碱催化剂 多相酸、碱催化剂（固体酸、碱催化剂 ） 2）金属催化剂 3）半导体催化剂 过渡金属氧化物 过渡金属硫化物 4）络合催化剂
第二章 吸附作用与多相催化
• 多相催化的反应步骤与扩散 • 固体表面 • 分子在固体表面的吸附 • 金属表面上的化学吸附 • 氧化物表面上的化学吸附 • 吸附等温线
• 3.固体表面 结晶、无定形物质、配位多面体
1）晶体表面的晶面 暴露晶面的影响因素：
影响不同晶面暴露比例的因素：热力学 动力学
稳定的晶面特点： （1）单位面积上未满足的键的数目小； （2）电中性。
第二章 吸附作用与多相催化
• 晶体的缺陷 分类：点，线，面，立体 晶体表面的缺陷与催化作用
• 原子水平的固体表面是不均匀的 • 表面具有高浓度的位错和缺陷：
第一章 绪论
• 催化剂的分类 1.按催化反应体系物相的均一性分类:
均相,非均相(多相),酶催化 2.按催化剂的作用机理分类:
1）氧化还原：加氢、脱氢、氧化、脱硫等 2）酸碱催化：水合、脱水、裂化、烷基化、异构化、歧化、聚合等 3）配位催化：烯烃氧化、烯烃氢甲酰化、烯烃聚合、烯烃加氢、烯烃加成、甲醇 羰基化、烷烃氧化、酯交换等 3.按催化反应类型分类 1）加氢 2）脱氢 3）部分氧化 4）完全氧化 5）水煤气变换 6）合成气 7）酸催化的裂化、歧化、异构化、烷基化、聚合、水合、脱水等反应 8）氧氯化反应 9）羰基化 10）聚合
第二章 吸附作用与多相催化
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内表面上吸附 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）反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中 去
第二章 吸附作用与多相催化
• 扩散 扩散方式: 常规:孔径≥100nm 努森:孔径≤100nm 构型:孔径＜1.5nm电子保持不成对，饱和
磁矩在数值上等于d能带中的未配对电子数。
第二章 吸附作用与多相催化
2.吸附 物理吸附：分子间力，吸附力弱，吸附热小
（8~20kJ/mol），可逆吸附，无选择性，可发生多 层吸附
化学吸附：化学键力，吸附力强，吸附热大 （40~800kJ/mol），般不可逆，有选择性，单分子 层吸附类似化学反应，遵循化学热力学和动力学规 律
第二章 吸附作用与多相催化