催化基础知识普及
催化剂基础知识
工艺基础知识1.什么是催化剂?催化作用的特征是什么?答:在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。
加快反应速度的称正催化剂;减慢的称负催化剂。
通常所说的催化剂是指正催化剂。
催化作用改变了化学反应的途径。
在反应终了,相对于始态,催化剂虽然不发生变化,但却参与了反应,例如形成了活化吸附态,中间产物等,因而使反应所需的活化能降低。
催化作用不能改变化学平衡状态,但却能缩短了达到平衡的时间,在可逆反应中能以同样的倍率提高正逆反应的速度。
催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应,而不能加速热力学上不可能发生的反应。
催化作用的选择性。
催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物,但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。
例如一氧化碳和氢气分别使用铜和镍两种催化剂,在相应的条件下分别生成甲醇和甲烷+水。
一种新的催化过程,新的催化剂的出现,往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况,有力推动工业生产过程的发展,创造出大量财富,在现代的无机化工、有机化工、石油化工和新兴的海洋石油化工工业中这样的例子不胜枚举。
在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用,提高化学加工过程的效率,合成具有特定性能的产品,有效地利用能源,减少和治理环境污染以及在生命科学方面,催化作用具有越来越重大的作用。
2.什么是活化能?答:催化过程之所以能加快反应速度,一般来说,是由于催化剂降低了活化能。
为什么催化剂能降低活化能呢?关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附,形成了吸附化学键,组成表面络合物,它与原反应物分子相比,由于吸附键的强烈影响,某个键或某几个键被减弱,而使反应活化能降低很多。
催化反映中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量。
从一般意义上来说,反应物分子有了较高的能量,才能处于活化状态发生化学反应。
这个能量一般远较分子的平均能量为高,两者之间的差值就是活化能。
在一定温度下,活化能愈大,反应愈慢,活化能愈小,反应愈快。
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结1. 催化剂的定义和分类催化剂是指能加速化学反应速率而本身不参与反应的物质。
根据催化反应的类型和应用范围,催化剂可以分为三类:均相催化剂、非均相催化剂和酶催化剂。
均相催化剂指在反应体系中与反应物相同的物质,非均相催化剂指在反应体系中与反应物相异的物质,酶催化剂是一种生物催化剂。
2. 催化剂的作用原理催化作用的基本原理是通过改变活化能,使得反应能够以更低的能量障碍进行。
催化剂在化学反应过程中会形成过渡态,通过吸附和解离反应物分子来降低活化能,从而提高反应速率。
而酶催化作用则是通过特定的活性位点使得反应物分子以更高效的方式进行化学反应。
3. 催化剂表面结构和活性位点催化剂表面结构和活性位点是催化剂催化作用的关键。
催化剂的活性位点是指能够吸附和反应反应物的部位,而催化剂的表面结构决定了活性位点的分布和特性。
在催化剂的设计和研究过程中,对催化剂表面结构和活性位点的理解和控制是至关重要的。
4. 催化反应的热力学和动力学催化反应的热力学和动力学性质对于理解和优化催化反应过程至关重要。
热力学研究了反应物与产物之间的化学平衡,而动力学研究了反应速率随时间的变化。
通过研究催化反应的热力学和动力学性质,可以优化催化剂的设计和反应条件。
5. 工业催化反应的应用工业催化反应在化工、能源、环保等领域具有重要的应用价值。
以氢气和氧气为反应物的合成氨催化反应、以氢气和一氧化碳为反应物的甲醇合成催化反应、汽油和柴油的加氢精制催化反应等都是工业上重要的应用。
6. 催化剂的设计和研究方法催化剂的设计和研究方法包括实验室合成和表征、计算模拟和理论研究等。
通过实验室合成和表征可以获得催化剂的物理和化学性质,通过计算模拟和理论研究可以对催化剂的结构和活性进行深入的理解。
在工业催化领域,通过对催化剂的设计和研究方法的不断深入和发展,可以为工业催化反应的高效和环保提供重要的技术支持。
7. 环保催化技术环保催化技术是指在保证催化反应效率的前提下,减少对环境的污染。
催化基础知识培训
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二、催化裂化原料的特性
4.相对密度 密度是物质的质量与其体积的比值,物质的密度是单位体积物质在真空 的质量,其单位为g/cm3或kg/m3。物质的相对密度是其密度与规定温度 下水的密度之比。因为水在4℃时的密度等于1.0000g/cm3,所以通常以 4℃水为基准。 油品的体积随温度的变化而变化,因此,其密度应标明温度。石油中各 馏分的密度是随着其馏程的升高而增大的,这是由于相对分子质量的增 大,但更重要的是由于较重的馏分中芳香烃的含量一般较高。 文献资料表明,各族烃类的密度是有相当差别的。当分子中碳原子数相 同时,芳香烃的最大,环烷烃的次之,烷烃的最小,烯烃的稍大于烷烃。
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二、催化裂化原料的特性
原油(或称石油)通常是黑色、褐色和黄色的流动或半流动的 黏稠液体。原油中的烃类主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃,一 般不含烯烃,只有在原油的二次加工产品中含有烯烃。对原油 的评价按照其目的的不同,可以分三个层次:原油的一般性质; 常规评价除了原油的一般性质以外,还包括原油的实沸点蒸馏 数据及窄馏分性质;综合评价,除了上述两项内容外,还包括 直馏产品的产率和性质。 原油的一般性质分析包括:相对密度、黏度、凝点、含蜡量、 沥青质、硅胶胶质、残炭、水分含量、含盐量、灰分、机械杂 质、元素分析、微量金属及馏程等。
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二、催化裂化原料的特性
5.石油的元素组成 世界上各种原油的性质虽然千差万别,但它们的元素组成是一致的,基 本上是由碳、氢、硫、氮、氧五种元素组成,而且主要是碳和氢,占 95%左右。它们在原油中的含量的一般范围是: 碳 83.0~87.0% 氢 10.0~14.0% 硫 0.05~8.00% 氮 0.02~2.00% 氧 0.05~2.00% 还有一些微量元素如钒、镍、铁、铜、铅,非金属元素如氯、硅、磷、 砷等,这些元素虽然极为微量,但对石油炼制工艺过程影响很大。
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
催化原理知识点
催化原理是指在化学反应中通过引入催化剂来促进反应速度的
一种方法。
催化剂能够降低反应活化能,从而使反应更容易发生。
催化剂本身在反应过程中并不消耗,因此可多次利用。
催化原理是实现高效、绿色化学合成的重要手段之一,广泛应用于工业生产和实验室研究领域。
催化剂的种类包括酸催化剂、碱催化剂、过渡金属催化剂等。
酸催化剂通常用于酯化、烷基化等反应,碱催化剂常用于醇与酸的酯化反应、酰胺的合成等反应,而过渡金属催化剂在羰基化反应、加氢反应、脱羧反应等方面有广泛应用。
在催化反应中,催化剂与反应物发生作用,形成中间体,随后中间体分解并生成产物。
催化反应速率与催化剂浓度有关,通常催化剂浓度越高,反应速率越快。
此外,催化剂的选择和优化也非常关键,不同的催化剂对反应的选择性、产物的纯度、反应条件等均有影响。
总之,催化原理是化学反应中常用的方法,能够增加反应速率、提高产物纯度、降低反应条件等,应用广泛。
了解催化原理的基本知识和掌握催化剂的选择和设计方法,对于实现高效、绿色和可持续的化学合成具有重要意义。
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催化剂基础必学知识点
催化剂基础必学知识点
以下是催化剂基础知识点的一些必学内容:
1. 催化剂的定义:催化剂是通过降低化学反应活化能,促进反应速率
的物质。
催化剂通常不会在反应中被消耗,可循环使用。
2. 催化剂的分类:催化剂可分为均相催化剂和异相催化剂。
均相催化
剂与反应物处于相同的物理状态,而异相催化剂与反应物处于不同的
物理状态,如固体催化剂与气体或液体反应物。
3. 催化剂作用原理:催化剂通过提供反应所需的活化能路径,降低反
应的活化能,从而加速反应速率。
催化作用可以通过等温吸附、表面
反应、脱附等步骤进行。
4. 活性位点和选择性:催化剂表面上的活性位点是反应发生的关键位置,能够吸附反应物并促使反应发生。
催化剂可以具有选择性,使特
定的反应路径成为优势途径。
5. 催化剂的性质:催化剂的性质包括化学成分、晶体结构、表面吸附
性能、酸碱性、比表面积等。
这些性质会影响催化剂的活性和选择性。
6. 催化剂的毒性和失活:某些物质(称为毒物)能够降低催化剂的活性,甚至使其失活。
这可能是由于毒物的吸附阻塞了活性位点,或者
破坏了催化剂的晶体结构。
7. 催化剂的应用:催化剂广泛应用于化学工业、能源领域、环境保护
等方面,例如在催化裂化和加氢裂化中用于石油加工,以及在汽车尾
气净化系统中用于减少有害物质的排放。
以上是催化剂基础知识的一些必学内容,掌握这些知识将有助于理解催化剂的原理及应用。
催化剂与催化作用基础知识框架
催化剂与催化作用基础知识框架一、催化剂定义催化剂是一种能够加速化学反应的物质,而自身在反应前后质量和化学性质不发生改变。
这种物质被称为催化剂。
二、催化作用原理催化作用的核心原理是通过降低反应的能量障碍,从而加速反应的进行。
这种原理通常被称为“激活能”或“催化势”。
三、催化剂活性催化剂的活性通常用单位时间内单位质量催化剂所引起的反应量来表示。
活性是衡量催化剂效率的重要指标。
四、催化剂选择催化剂的选择通常需要考虑以下几个方面:催化剂的活性、稳定性、选择性、可回收性以及环境友好性等。
不同的化学反应需要不同类型的催化剂,因此了解催化剂的性质和选择标准是非常重要的。
五、催化剂制备催化剂的制备通常包括以下步骤:制备催化剂的原材料、制备催化剂的溶液或浆料、催化剂成核与生长、催化剂颗粒的大小与形态控制、催化剂的干燥和焙烧等。
制备工艺的不同会对催化剂的性能产生重要影响。
六、催化剂表征催化剂的表征主要包括对其物理化学性质以及结构特性的研究。
这些性质可以通过各种表征技术来研究,如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、光谱技术等。
通过对这些表征结果的分析,可以了解催化剂的结构特点、活性组分及其分布情况等信息,为优化催化剂性能提供依据。
七、催化反应动力学催化反应动力学主要研究在一定温度压力条件下,反应物在催化剂表面的吸附和脱附速率以及反应在表面上的进行速率等。
这些研究可以帮助理解催化反应过程,并优化反应条件以提高反应效率。
八、催化应用催化应用广泛,如石油化工、煤化工、环保、生物医药、材料科学等领域。
在这些领域中,通过利用催化剂可实现能源的有效利用和环境保护。
例如,通过使用催化剂可以将石油中的重质组分转化为轻质油品,将煤炭气化成合成气等。
此外,在环保领域,通过使用催化剂可以处理废气、废水和固体废弃物等。
在生物医药领域,通过使用催化剂可以合成药物和生物材料等。
在材料科学领域,通过使用催化剂可以合成新型材料等。
催化基础知识普及
催化基础知识普及、探讨帖之五:催化期刊及投稿此帖主题相信大家平时了解的比较多,恐怕也是大家最为关心的问题之一。
小木虫论文投稿专版关于此方面的介绍比较多也比较详细,且我们催化专版也有几个帖子专门进行了探讨和讨论,而我对这方面了解比较少(主要是没发过什么文章,哈哈),此帖内容主要是对网络上的一些投稿知识进行汇总(加入了少的可怜的自己对催化期刊的认识及投稿经验)。
目的还是办此系列帖的主旨:介绍催化相关基础知识、抛砖引玉、相互学习、分享经验及教训。
催化是一门跨学科、跨专业的科学,按理论上讲化学类,甚至物理等类的期刊都可以收录催化相关的文章,因此本贴并不打算介绍诸如《科学》、《自然》、《德国应用化学》、JACS 等等这些高等次的通用型期刊,此帖只局限于催化专业期刊。
简而言之:只介绍含有“催化”两字的相关期刊。
具体介绍各个催化期刊之前,有必要对现今几大出版社或数据库简要介绍一下(一般催化期刊都是这四个出版社或数据库名下的):(1)Elsevier Science出版社Quote:Elsevier出版的期刊是世界公认的高品位学术期刊,且大多数为核心期刊,被世界上许多著名的二次文献数据库所收录。
SDOS目前收录1700多种数字化期刊,该数据库涵盖了食品、数学、物理、化学、生命科学、商业及经济管理、计算机科学、工程技术、能源科学、环境科学、材料科学和社会科学等众多学科。
该数据库不仅涵盖了以上各个学科的研究成果,还提供了简便易用的智能检索程序。
通过Science Direct Onsite(SDOS)中国集团的数据库支持,用户可以使用Elsevier Science为其特别定制的科学、技术方面的学术期刊并共享资源。
目前(截止到2005年11月16日)该数据库已有期刊种数1,734,期刊期数145,078 ,文章篇数2,576,316,最早年份为1995年。
这个数据库的服务器是通过专线对中国大陆用户提供服务的。
Elsevier Science是一家非常好的电子出版商,从2001年1月起,就已有28家杰出的学术机构加入了Elsevier SDOS中国集团。
催化基础知识普及
催化基础知识普及氧物种为了认识催化氧化反应的规律性,了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用,无疑是我们关注的问题之一。
(1)氧吸附态氧在催化剂表面上的吸附极其复杂,有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附,且氧原子可以进入金属晶格内部,生成表面氧化物。
一般在氧化物上主要存在的氧物种有:分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。
相互转化关系:分子氧O2<——>分子吸附氧O2-<——>原子吸附氧O-<——>表面晶格氧O2-更为具体:O2(g) <——>O2(s) <——>O2-(s) <——>O22-(s) <——>2O-(s) <——>2 O2-(s)活性O-(s) >O22-(s)> O2-(s)(2)氧物种表征现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有:电中性的氧分子物种(O2)ad和代负电荷的氧离子物种(O2-<(2为下标>分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-<(2为上标>晶格氧<包括表面晶格氧和体相晶格氧>),这些氧物种可以采用电导、功函、ESR以及化学方法给与测定。
以分子氧形式进行化学吸附时,氧物种的电导不变,而以离子氧形式进行化学吸附时,常常伴以很明显的电导变化,并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷,使功函随之增加,所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。
对于离子氧O-和O2-(2为下标,分子吸附氧),可以借助两者在ESR谱上的不同信号而加以区别。
更为准确的方法是:核自旋I=5/2的同位素17O,其在吸附时,ESR谱有精细结构。
如吸附态为O-物种,其精细结构由6条线组成(我在测CeO2表面氧时,发现奇怪现象:550度焙烧后的氧可以观测到典型的O-、O2-谱线;但是650度焙烧的氧出现6条谱线,我只是常规的ESR,没有采用同位素,为何也出现6条谱线,晕!!!),而吸附态为O2-物种时,由于未成对电子和两个17O核作用,精细结构为11条谱线。
催化化学知识点总结
催化化学知识点总结一、催化化学的基本原理1.化学反应动力学催化化学的基本原理涉及到化学反应动力学的研究。
化学反应速率是指单位时间内反应物的浓度变化。
催化剂可以通过降低反应的活化能来提高反应速率,从而促进化学反应的进行。
这是催化化学的基本原理之一。
2.催化剂的作用机制催化剂可以通过多种方式参与化学反应,包括吸附、活化、中间体形成和分子转移等。
催化剂可以提供不同的反应通道,从而选择性地促进某一种或几种化学反应,实现对目标产物的选择性合成。
3.催化剂的选择性催化剂的选择性是指其在化学反应中对不同反应物的选择性反应能力。
催化剂通过表面结构和化学成分的控制,可以实现对不同反应物的选择性催化,从而获得目标产物。
4.催化反应的稳定性催化剂在催化反应中会受到影响,其结构和活性可能发生变化,影响催化效果。
因此研究和提高催化反应的稳定性是催化化学的一个重要问题。
二、催化化学的分类催化化学可以根据催化剂的类型和反应类型进行分类。
1.催化剂的类型催化剂可以分为金属催化剂、金属氧化物催化剂、酶催化剂和催化剂剂作用相关的配基等。
金属催化剂包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂和难吸物质阴离子催化剂等。
金属氧化物催化剂包括氧化铁、氧化锌、氧化钛等。
酶催化剂则是通过生物合成获取的一种天然催化剂,其在生物化学反应和酶工程中有着重要的应用。
2.反应类型催化化学的反应类型主要包括氧化反应、还原反应、氢化反应、脱氢反应、重整反应、裂解反应、缩合反应、异构化反应、气相反应等。
不同的反应类型需要选择不同类型的催化剂和反应条件。
三、催化化学的应用催化化学在许多领域都有着广泛的应用,主要包括工业生产、环境保护和能源开发等。
1.工业生产催化化学在化工工业中有着广泛的应用,包括石油加工、有机合成、气相反应、液相反应等。
催化化学可以提高化工工业生产的效率和产物纯度,减少能源消耗和环境污染。
2.环境保护催化化学在环境保护领域有着重要应用,主要包括汽车尾气净化、工业废水处理、有害气体吸附、雾霾治理和新型清洁能源研发等。
催化基本知识点总结
催化基本知识点总结
一、催化的定义
催化是指一种通过引入催化剂改变化学反应速率的方法。
催化剂本身不参与反应,只是提
供一种表面上的活性位点来促进反应的进行。
催化使得反应可以在更温和的条件下进行,
从而节约能量和降低成本。
二、催化的分类
催化可以根据催化剂的性质和反应类型进行分类。
根据催化剂的性质,催化可以分为酶催化、金属催化、酸碱催化等;根据反应类型,催化可以分为氧化还原催化、酯化反应、水
解反应等。
三、催化的原理
催化的原理是通过降低反应的活化能来促进化学反应的进行。
催化剂吸附反应物质,提供
表面上的活性位点,并促进反应物质之间的相互作用,从而使得反应可以更容易地进行。
催化剂还可以改变反应的机理,提高反应的选择性和效率。
四、催化的应用
催化在许多工业和生产过程中得到广泛应用。
例如,在石化工业中,催化剂可以用于裂化、氢化、氧化等反应;在生物工程中,酶催化可以促进生物代谢反应;在环保工程中,催化
可以用于净化废气和废水等。
综上所述,催化是一种可以改变化学反应速率的过程,通过引入催化剂来降低反应的活化能,从而促进反应的进行。
催化的基本知识点包括催化的定义、分类、原理、应用等方面,对于理解和应用催化反应具有重要意义。
工业催化全书知识点总结
工业催化全书知识点总结1. 催化原理催化是一种通过降低活化能来促进化学反应进行的过程。
在催化剂的作用下,反应物分子间的相互作用能降低,使得化学反应更容易发生。
基本催化原理包括吸附、表面反应和脱附等过程,这些过程在催化剂表面上发生。
2. 催化剂的分类催化剂可以根据其物理和化学性质进行分类。
例如,根据其结构可以分为均相催化剂和异相催化剂,根据其化学性质可以分为酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。
不同类型的催化剂在不同的反应中起着重要作用。
3. 催化反应的动力学催化反应的动力学研究了催化剂在反应中的作用机制,包括催化剂对反应速率的影响、反应物的吸附和解吸过程等。
动力学研究有助于了解催化反应的发生机制,为设计和优化催化剂提供理论指导。
4. 工业催化应用工业催化广泛应用于许多工业领域,如石油加工、化学品生产、环境保护和能源转化等。
其中,石油加工领域的加氢、氧化和裂化反应是最典型的工业催化应用。
5. 新兴催化技术随着科技的发展,新兴的催化技术如纳米催化、生物催化和光催化等逐渐成为研究的热点。
这些新技术能够提高反应的选择性和效率,同时减少对环境的污染,对工业催化领域有着重要的影响。
6. 催化剂的设计与制备催化剂的设计和制备是工业催化的重要环节。
通过合理的催化剂设计和制备工艺,可以提高催化剂的活性和稳定性,从而实现对目标产物的高效转化。
7. 催化剂的表征催化剂的表征是研究催化剂结构和性能的重要手段。
利用各种表征技术如X射线衍射、透射电子显微镜和傅里叶变换红外光谱等,可以了解催化剂的表面形貌、化学成分和晶体结构,为催化机理和性能的研究提供重要信息。
8. 催化反应的工程化工业催化反应的工程化包括了反应工艺的优化、反应装置的设计和运行控制等方面。
通过工程化的手段,可以实现反应的连续生产和自动化控制,提高工业催化过程的经济效益。
总的来说,工业催化全书涵盖了催化原理、催化剂的分类、动力学研究、应用领域、新兴技术、催化剂设计、表征技术和工程化等方面的知识点。
第一章_(总)催化剂与催化作用基础知识
(活性组分)
基质 (载体)
•催化材料本身就是催化剂
粘结剂
催化剂 •新催化材料引导催化技术的突破性进展!
催化剂实验室发现与商业化应用
固体催化剂的组成
–主催化剂 –共催化剂 –助催化剂 –载体
主催化剂
主催化剂又称为活性组分,它是多组元催化剂中的 主体,是必须具备的组分,没有它就缺乏所需要的 催化作用。 例如,加氢常用的Ni/Al2O3催化剂,其中Ni为主 催化剂,没有Ni就不能进行加氢反应。 有些主催化剂是由几种物质组成,但其功能有所不 同,缺少其中之一就不能完成所要进行的催化反应。 如重整反应所使用的Pt/Al2O3催化剂,Pt和 Al2O3均为主催化剂,缺少其中任一组分都不能进 行重整反应。这种多活性组分使催化剂具有多种催 化功能,所以又称之为双功能(多功能)催化剂。
催化剂分类
按元素周期律分类: 金属催化剂(Ni, Fe, Cu, Pt, Pd…等过渡金属 或贵金属) 金属氧化物催化剂和金属硫化物催化剂(多为 半导体) TiO2、 La2O3、CeO2、MoO3、 MoS 等 酸碱催化剂( SiO2-A12O3、WO3/ZrO2、各类 分子筛等 ) 金属配合物催化剂(MLn) 双功能催化剂(Pt/SiO2-A12O3; Pt(Pd)/分子 筛;MgO-SiO2 )
能否打破热力学平衡? 答案是肯定的!利用催化膜技术是未来的希望
催化剂不能改变平衡位置 -实例(2)
催化剂不能改变平衡位置 -实例(3)
催化作用通过改变反应历程 而改变反应速度
催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程, 降低反应活化能得以实现的。 有少数反应不是通过改变反应活化能加速化学 反应的,而是通过改变指前因子加速化学反应 (提高碰撞次数)。例如甲酸分解反应,用玻 璃和铑二种催化剂的反应活化能分别为 102.4kJ/mol和104.5kJ/mol,二者极其接 近,然而铑为催化剂的分解速率是玻璃的一万 倍。
三元催化器基础知识介绍优质PPT课件
载体 涂层 催化剂
连接法兰
衬垫、壳体 隔热罩
3.1 壳体
1.壳体大小和厚度根据布置空间和零件强度要求来定。 2.壳体材料一般为SUH409, SUH409有很强的防腐性,可以满足使用要求。
2.3、紧耦合+底盘下置式
优点:预三元催化器总成体积较小且离发动机排气歧管较近便于布置且较底盘下 置式三元催化器总成有较好的起燃性。
缺点:若要满足更为严格的排放法规,则三元催化器的前后总体积较大,且前级 催化器要求的贵金属含量较高。 使用条件:发动机舱布置空间狭小且需要满足法规较高的车型。
三、三元催化器总成的结构
3.4 涂层
主要为氧化铝、氧化锶等化合物。粗糙多孔的表面可以使载体壁面的实际催 化反应面积大大增加,在涂层表面分散着作为催化剂的贵金属,以及作为助 催化剂的铈、钡、镧等稀土材料和普通金属材料。助催化剂的主要作用在于 提高催化剂的活性和高温稳定性。
四、三元催化器的工作原理
当高温的汽车尾气通过净化装置时,三元催化器中的净化剂将增强CO、HC 和NOx三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,其中CO在 高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;HC化合物在高温下氧化成水 (H20)和二氧化碳;NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体, 使汽车尾气得以净化。
2.2、紧耦合式
优点:距离发动机排气歧管出口较近,起燃快,三元催化器在很短的时间里能达 到很高的转化效率,从而降低有害气体的排放值。
缺点:要较小,不利于一些 车型特别是紧凑型车型的发动机仓布置。 选择条件:排放法规要求较高、发动机舱三元催化器总成布置空间较为充裕的 车型。
催化基础知识
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1-3 工业催化的重要性
催化过程生产的产品,满足人们的吃、穿、 用、行。它来自生产又服务于生产,受市场, 贸易,经济及化学的相互影响。催化剂应用 领域,化学品占43%,石油炼制约占25%, 控制污染约占22%,其他占10%。 石油炼制与石油化工中,每消耗 1 美元催 化剂可生产价值195美元的产品
99.95% 国产 99.95% 国产
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1-1 工业催化发展简史 1. 基础化工催化工艺的开发期 1905 年, Ipatieff(伊帕季耶夫) 以白土 ( 无定形硅铝 ) 为催化剂进行了烃类的转化,包括脱氢、异构化、 叠合等,为后来的石油加工工业奠定了基础; 1910 年, Haber 和 Bosch 以 Fe 为催化剂用 N2 和 H2 合 成氨; 1923年,BASA公司以H2和CO高压合成甲醇; 1925 年 , 美 国 科 学 家 Murray Raney 发 明 Raney Ni(雷尼镍)催化剂; 1930年,F-T(费-托,Fischer-Tropsch)由水煤气合 成液体燃料(石油) (Fe Co Ni 和Ru) 。
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2-1 催化作用的定义和特征 催化剂可使特定的反应循阻力较小的途径进行,降 低所需的活化能,从而使反应加速。 图中虚线表示反应物循非催化反应途径转变成产物,
活化能为 E 。当存在某种固体催化剂时 , 其反应途径如实 线所示:第一步,反应物与催化剂作用,变成吸附态的 反应物,活化能为E1;第二步,吸附态的反应物转变成 吸附态的产物,活化能为E2;第三步,吸附态的产物脱附, 变成产物并释放出催化剂,活化能为E3。虽然这两条途 径的结果相同,但在催化反应途径中,各步骤的活化能 均小于非催化反应途径的活化能,故阻力较小,反应加 速。在催化反应途径中,催化剂虽然参与反应,但经历 特定的循环后重新被释放出来,此循环过程称催化循环。
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。
工业催化课知识点总结
工业催化课知识点总结一、催化的原理和概念1. 催化的定义:催化是指在化学反应中,通过添加催化剂,降低反应的活化能,加快反应速率的过程。
催化剂通常不参与反应的终点物质,也不改变反应的平衡位置。
2. 催化的原理:催化是通过改变反应的过渡态的能量,降低反应的活化能,从而加速反应速率。
催化剂通过提供新的反应通道或减少反应物的间障,来促进反应的进行。
3. 催化剂的作用:催化剂可以通过多种途径来促进反应的进行,包括提供新的反应途径、减少反应物的能量障碍、提供反应物的正确导向等。
4. 催化剂的分类:根据催化剂的物理状态和作用方式,可以将催化剂分为固体催化剂、液态催化剂和气体催化剂。
根据其作用方式,可以将催化剂分为酸性催化剂、碱性催化剂、还原型催化剂等。
5. 催化反应的动力学:催化反应的速率通常可以用速率常数和反应物浓度的关系来描述,催化剂的作用可以通过改变速率常数来影响反应速率。
二、催化剂的特性和性能1. 催化剂的活性:催化剂的活性指的是其促进反应进行的能力,通常可以用反应速率来表征。
2. 催化剂的选择性:催化剂的选择性指的是其对不同反应产物的选择作用,通常可以通过理化方法和理论研究来实现。
3. 催化剂的稳定性:催化剂的稳定性指的是其在反应条件下不发生明显变化的能力,通常可以通过催化剂的结构和成分来实现。
4. 催化剂的表面特性:催化剂的表面特性对其活性和选择性有明显影响,包括表面能、表面结构、氧化还原性等。
5. 催化剂的再生性:催化剂通常需要经过多次使用,其再生性能对催化剂的经济性和可持续性有重要影响。
三、工业催化过程1. 工业催化的应用范围:工业催化广泛应用于石油加工、化工生产、环境保护等各个领域,其应用范围涉及烃类转化、氧化还原反应、氢化反应等。
2. 石油催化裂化:石油催化裂化是石油加工中最重要的催化技术之一,通过催化剂的作用,将重质石油馏分转化为轻质产品和高附加值产物。
3. 氧化还原反应:氧化还原反应也是工业催化中的重要应用之一,包括氧化脱氢、脱氧、氧化脱硫等。
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催化基础知识普及
氧物种
为了认识催化氧化反应的规律性,了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用,无疑是我们关注的问题之一。
(1)氧吸附态
氧在催化剂表面上的吸附极其复杂,有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附,且氧原子可以进入金属晶格内部,生成表面氧化物。
一般在氧化物上主要存在的氧物种有:分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。
相互转化关系:
分子氧O2<——>分子吸附氧O2-<——>原子吸附氧O-<——>表面晶格氧O2-
更为具体:
O2(g) <——>O2(s) <——>O2-(s) <——>O22-(s) <——>2O-(s) <——>2 O2-(s)
活性
O-(s) >O22-(s)> O2-(s)
(2)氧物种表征
现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有:电中性的氧分子物种(O2)ad和代负电荷的氧离子物种(O2-<(2为下标>分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-<(2为上标>晶格氧<包括表面晶格氧和体相晶格氧>),这些氧物种可以采用电导、功函、ESR以及化学方法给与测定。
以分子氧形式进行化学吸附时,氧物种的电导不变,而以离子氧形式进行化学吸附时,常常伴以很明显的电导变化,并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷,使功函随之增加,所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。
对于离子氧O-和O2-(2为下标,分子吸附氧),可以借助两者在ESR谱上的不同信号而加以区别。
更为准确的方法是:核自旋I=5/2的同位素17O,其在吸附时,ESR谱有精细结构。
如吸附态为O-物种,其精细结构由6条线组成(我在测CeO2表面氧时,发现奇怪现象:550度焙烧后的氧可以观测到典型的O-、O2-谱线;但是650度焙烧的氧出现6条谱线,我只是常规的ESR,没有采用同位素,为何也出现6条谱线,晕!!!),而吸附态为O2-物种时,由于未成对电子和两个17O核作用,精细结构为11条谱线。
离子氧O2-(晶格氧),可以根据吸附时计算出的平均电荷数,即所谓的化学法确定。
氧物种表征在催化专业一般采用的是ESR,而像LEED、ESCA光谱法、电导、功函、化学方法(联氨法)没有接触过(这方面内容哪位虫友了解麻烦补上)。
采用TPR、TPD验证ESR并与其表征的物种相对应,从而进一步探讨氧物种与活性的关系。
另外,IR、XPS也可以用来表征氧物种!
一般认为,吸附态的O2或O2-等氧物种脱附峰温Tm值低于200度。
下面三幅图为CeO2的氧物种的表征图!!(我做的,非标准谱图,仅供参考、讨论)。
(3)氧物种与反应的关系
催化剂上所存在的氧物种直接关系到催化剂在多相氧化反应中的应用,粗略地可以归纳为:原子吸附氧O-多见于完全(深度)氧化,而晶格氧O2-更多地在选择性(部分)氧化反应中起作用,而分子吸附氧O2-一般认为不具有催化活性(或部分氧化)。
注意:这并不是绝对的,在某些具体情况下应该注意区别对待!!——考察何种氧起决定性作用最好的方法为“氧同位素交换反应法”。
基于本人知识有限,错误以及遗漏在所难免,望各位指教!上述内容希望能起到抛砖引玉的作用,吸引大家积极参与讨论,把您所知道的知识和大家一起分享!!
VOCs 催化燃烧试验,为验证到底是何种氧物种(气相氧、分子吸附氧、原子吸附氧、晶格氧)在起作用,设计的试验如下:
(1)气相氧物种作用验证
催化燃烧本身用的是空气,现切断空气,改为氩气,其它反应条件不变,考察催化剂是否依然具有活性。
如活性下降很大,则表明气相氧在反应过程中其直接性作用;若活性不变则说明气相氧不直接参加反应,排除气相氧的作用。
(2)表面分子吸附氧(O2-)
催化剂在高温,如550度,氩气下连续吹扫5-8小时,一般情况下可以认为经过如此处理后,催化剂表面上的分子吸附氧可以完全脱除(因为分子吸附氧O2-TPD的峰温一般在200之下),然后在氩气条件下反应,观察催化剂活性的变化,若活性下降,则表明分子吸附氧直接参与反应;若活性不变,则可以排除分子吸附氧的作用。
(3)原子吸附氧(O-)作用验证
要具体验证原子吸附氧的作用,一般需从催化剂的制备过程开始准备。
催化剂(一般指金属氧化物)在焙烧时,采用氩气或高纯氮气等惰性气体保护,采用惰性气体保护制备的催化剂在反应之前可以照(2)同样处理,并观察催化剂的活性变化。
若活性不变,即可排除原子吸附氧直接参加反应。
此步骤可能存在问题,希望大家探讨探讨!!
(4)晶格氧(O-)作用验证
若经过上述三种不同条件下活性的考察,活性不变,即可认为晶格氧直接参加反应!!
这个估计还是不能验证,首先晶格氧有表面晶格氧和体相晶格氧之分,这种方法不能很好区分到底是何种晶格氧在起作用!第二,即使活性不发生变化,也不能确定是晶格氧在起直接作用,因为有文献、书上介绍,反应过程中晶格氧可以转变为原子吸附氧,从而间接参与反应!
当然,验证何种氧物种其作用,可以采用同位素!上述实验只是在没有条件的情况下粗略考察一下氧物种的作用!!
个人认为上述(1)、(2)验证气相氧、分子吸附氧的作用应该没问题,但是(3)、(4)可能有些问题,我试验实际现象:第三步骤后,催化剂活性依然不变,但是如果说是晶格氧在起作用还想不能说服人,因为一般认为完全氧化原子吸附氧直接参与反应的可能性较大!
由此,我现在理解:直接参加反应的仍然是原子吸附氧,在(3)步骤中活性不变,可能是晶格氧转变为原子吸附氧了!!
1)这方面的表征工作,我只接触过XPS,其余的表征方法,没有用过,穷啊。
(2)在XPS的解谱过程中,自己感觉,XPS解谱的随意性比较大,只能作为侧面证据来说明一些问题,很难作为直接证据来确定一些问题。
这方面,可能就需要想LZ那样使用多手段联合表征的方法来进行,这方面的东东,lZ还要多指教,拜托
(3)介绍几个我自己在XPS表征中的解谱过程与使用的引用文献(作为表征归属用的:
Quote:
我是做完全氧化(CWAO)的,表征的重点放在(1)晶格氧的氧物种(OI);(2)化学吸附的氧物种峰(OII)的O1s分析上面.
[1]查阅文献可知:O1s峰可分为两种:一种是晶格氧的氧物种峰(OI),另外一种是化学吸附的氧物种峰(OII)。
Quote:
原始文献:
S.X. Yang, Y.J. Feng, J.F. Wan, W.P. Zhu, Z.P. Jiang, Appl. Surf. Sci. 246(2005) 222.
F. Larachi, J. Pierre, A. Adnot, A. Bernis, Appl. Surf. Sci. 195 (2002) 236.
[2]根据文献结果,对自己的谱图进行拟和,我使用的是XPeak4.1(本论坛中就有),这个软件不错,拟和的峰型比较漂亮,但是初次使用的时候,还是要学习学习如何使用的,现在我也没有完全搞明白。
[3]就自己的图的拟合结果与文献数据关联:在拟合曲线中出现的两种峰分别归属如下:
Quote:
529.0–530.0 eV之间的峰为晶格氧(OI)
参考文献:L.Q. Jing, X.J. Sun, W.M. Cai, X.Q. Li, Acta Chim. Sci. 61 (2003) 1241.
P.M. Kumar, S. Badrinarayanan, M. Sastry, Thin Solid Films 358 (2000)122
F. Larachi, J. Pierre, A. Adnot, A. Bernis, Appl. Surf. Sci. 195 (2002) 236.
Quote:
在531.0 eV左右的峰为化学吸附氧(OII)
S.X. Yang, Y.J. Feng, J.F. Wan, W.P. Zhu, Z.P. Jiang, Appl. Surf. Sci. 246(2005) 222.
H. Chen, A. Sayari, A. Adnot, F. Larachi, Appl. Catal. B. 32 (2001) 195.
[4]化学吸附氧物种(OII)是在氧化反应中最为活跃的氧物种,利用化学吸附氧占总氧物种的百分比(OⅡ/(O1+OII))可直观的看出催化剂的活性变化情况[我是比较了空白载体与负载活性组分后的催化剂],为此我们对上述XPS O1s的拟合峰进行了相关计算。
下面是O Ⅱ/(O1+OII)
Quote:
A-Carrier:39.64%
B-Fresh cat:43.05%
[5]根据数据比较,可看出,负载活性组份后的新鲜催化剂化学吸附氧占总氧物种的百分比(OⅡ/(O1+OII))比例高于空白载体。
[6]原因分析:我们制备的催化剂中含有一定量的稀土元素Ce。
而稀土元素Ce一般存在两种价态:Ce3+和Ce4+。
在催化剂中Ce3+的存在将导致电荷的不平衡、空穴的产生以及不饱
和化学键的生成,从而导致化学吸附态的氧物种(OⅡ)在催化剂表面存在。
因此产生上述结果。
[7]总体感觉只采用这种分析方法,自己心里面都很没有底,呵呵...。