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推论：
K = k正 / k逆
➢ 加速正反应速率的同时，也必以相同倍数加速逆反应速率
➢ 能催化正反应的催化剂，也应该能催化逆反应（加氢/脱氢，水合/脱水 ）
用途：缓和条件下初步筛选催化剂（合成氨、甲醇、加氢/脱氢）
注意：实际工业上催化正、逆反应，往往选用不同催化剂！
➢ 对某一催化反应进行正、逆反应的操作条件（温度、压力、进料组成 ）往往会有很大差别，这对催化剂可能会产生一些影响。如，反应温 度高易引起金属催化剂晶粒变大，导致活性随反应时间延长而迅速下 降；反应压力高会引起催化剂表面吸附物种数量增加，导致催化剂活 性和选择性发生变化
➢ 对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的，因为这 些副反应会引起催化剂性能变化。如，有机化合物在加氢/脱氢反应 中，镍催化剂对加氢是非常活泼的，但对脱氢反应效果较差，这是因 为脱氢反应中伴随的有机物积炭副反应会使催化剂迅速失活
催化剂的基本特性——小结：
➢ 改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度 ➢ 催化剂对反应具有选择性
氨合成催化剂：Fe - K2O - Al2O3 Fe 为主催化剂
使用前：Fe3O4 和 FeAl2O4 使用时： α - Fe
– 主剂成分
➢ 一种物质组成： 乙 烯
➢ 多种物质组成： 丙烯氨
环氧乙烷 丙烯腈
Ag MoO3-Bi2O3
协同催化剂 （cocatalyst）：
关，但 r ∝ Mcat – 参加反应后催化剂有微小变化 – 能量转移使反应加速非催化作
用（催化剂是一种物质实体） – 均相反应溶剂效应非催化作用 – 引发剂非催化剂
log k
非催化反应 催化反应
可测范围
1/T Arrhenius 图
½ Байду номын сангаас2
Cu
H2O
CuO
H2
H2 + ½ O2 = H2O
2、催化反应与催化剂分类
烯与氧气反应成乙醛
按反应类型进行分类
反应类型 加氢 脱氢 氧化
羰基化 聚合 卤化 裂解 水合
烷基化，异构化
常用催化剂 Ni,Pt,Pd,Cu,NiO,MoS2,WS2,Co(CN)63Cr2O3,Fe2O3,ZnO,Ni,Pd,Pt V2O3,MoO3,CuO,Co3O4,Ag,Pd,Pt,PdCl2 Co2(CO)8,Ni(CO)4,Fe(CO)6,PdCl(PPh3)3 CrO3,MoO2,TiCl4-Al(C2H5)3 AlCl3,FeCl3,CuCl2,HgCl2 SiO2-Al2O3,SiO2-MgO,沸石分子筛,活性白土 H2SO4,H3PO4,HgSO4,分子筛,离子交换树脂 H3PO4/硅藻土,AlCl3,BF3,SiO2-Al2O3,沸石分子筛
催化剂能做什么？
➢ 只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应
➢ 只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置
催化剂不能做什么？
• 其他基本概念
– 催化作用的体现：给定温度下 提高速率；降低达到给定转化 率所需温度
– 催化是一个循环过程（催化循 环）
– 催化剂用量很少且不消耗 – 化学计量方程式与催化剂量无
非 均 相
催化剂状态 气 液 固
固
固
液
液体酸碱、 可溶性过渡金属化合物（盐类和配合物）
反应物状态 气 液 气
液
气+液 气
实例
NO催化SO2氧化为SO3 硫酸催化乙酸与乙醇酯化
负载型钯催化乙炔选择加氢 Ziegler-Natta催化剂催化丙
烯聚合 贵金属催化硝基苯加氢 PdCl2-CuCl2水溶液催化乙
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第一章 催化剂与催化作用(Catalyst and Catalysis)
• 催化剂及催化作用的定义与特性 • 催化反应与催化剂分类 • 催化剂的基本组成 • 催化剂的反应性能 • 对工业催化剂的要求
• 催化剂的基本特性
– 只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置（平衡常数）
➢ Bulk catalyst and support ➢ Supported catalyst
3、催化剂的基本组成
多相催化中，除用于加氢反应的雷尼Ni 等少数单组分催化剂外，大部分都是多 组分催化剂！
活性组分： 金属 金属氧化物或硫化物 复合氧化物 固体酸、碱、盐等
主要功能：活性
催化剂
载体： 高熔点氧化物 硅胶、粘土、活性炭等
按反应机理进行分类
酸碱型催化反应
反应机理：催化剂与反应物分 子之间通过电子对的授受而配 位，或者发生强烈极化，形成 离子型活性中间物种
氧化还原型催化反应
反应机理：催化剂与反应物分 子间通过单个电子转移，形成 活性中间物种
催化剂分类：
按聚集状态分类
反应类别 均 相
非 均 相
催化剂状态 气 液 固
液
主要功能： 高表面积、多孔性、 机械强度、热稳定性、 双功能（附加活性中心）
助催化剂
助催化剂： 金属、非金属等 主要功能： 对活性组分/载体改性
➢ Bulk catalyst ➢ Supported catalyst
• 主催化剂（活性组分，Active components ）
– 催化剂的主要成分，起催化作用的根本性物质
固
固
固 固 固
反应物状态 气 液 固
气
气
液
气+液 气+固 液+固
实例
NO催化SO2氧化为SO3 硫酸催化乙酸与乙醇酯化
PdCl2-CuCl2水溶液催化乙 烯与氧气反应成乙醛
负载型钯催化乙炔选择加氢 Ziegler-Natta催化剂催化丙
烯聚合 贵金属催化硝基苯加氢
按催化剂组成及使用功能分类
按催化剂制备方式分类
三聚乙醛解聚（三聚乙醛 乙醛，60.5 ℃）
△G催化 = △G非催化
催化剂 催化剂在反应体系中含量 达到平衡时的体积增量
SO2 SO2 SO2 ZnSO4 HCl 草酸 磷酸 平均
0.02 0.063 0.079
2.7 0.15 0.52 0.54
8.19 8.34 8.20 8.13 8.15 8.27 8.10 8.19
催化反应分类： 按催化反应系统物相的均一性进行分类
均相催化反应
非均相（多相）催 化反应
酶催化反应
反应物和催化剂处于 同一相态中 （均为气相或液相）
（无传质问题）
反应物和催化剂处 于不同相态中
（气固、液固、气 液固、气液） （存在传质问题）
同时具有均相和非 均相反应的性质
（活性、选择性极 其高）
反应类别 均 相