催化材料导论 第三章
催化科学导论第三章
乙烯聚合（Ziegler催化剂）
三乙基铝镍掺杂过渡金属掺杂乙酰丙酮锆
钛体系
同 族 搜 索
Phillips公司Cr-H体系，实现多相化
聚合反应
乙烯聚合机理
链增长动力（Cossee模型）
Al经配位球极化Ti成正电荷； 烯烃配位的给予降低极化度； 反馈降低活化能垒；
聚合反应
-H消去的两种模型
非碳配位的络合物 碳化物
氰化物
有机膦配位的络合物 氢化物
羰化物
有机金属络合物： 金属与有机基团以金属与碳直接成键而形成的“有机的”络合物
金属-碳键的性质与电子组态
金属-碳键
缺电子型化合物 的多中心键 酸根型络离子
3c-2e
键
A. 金属-羰基键
一氧化碳的分子轨道
金属-羰基键的电子云表示
桥联羰基的两种形式
乙烯配位对金属络合物对称性的要求； 羟基负离子亲核进攻对M-C键反馈程度的要求； -烯烃的配位优势
烯烃氧化取代
羰基合成的种类
Reppe过程 C2H4 + CO + H2O C2H5COOH C3H6 + 3CO + 2H2O C4H9OH + 2CO2 CHCH + CO + ROH CH2=CHCOOR
乙烯催化加氢 通过改变反应途径 绕过对称性禁阻中 间态，加速反应
3.2 有机金属络合物
1827 1849 1900 1890 1950 1953 Zeise盐 烷基锌 Grignard 试剂 Ni(CO)4 二茂铁 Ziegler-Natta催化剂
有机金属络合物： 金属与有机基团以金属与碳直接成键而形成的络合物
3.3 有机过渡金属络合物的 基本反应
催化材料基础全套精品课件
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。 (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。
催化剂材料基础
催化剂材料基础
催化剂材料基础
目录
1 催化材料概述 2 酸碱催化剂概述 3 分子筛催化剂 4 层柱状及杂多酸催化剂 5 金属催化剂 6 金属氧化物催化剂 7 配合物催化剂 8 相转移催化剂 9 纳米催化与光催化
催化剂材料基础
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
催化剂材料基础
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。
催化剂材料基础
催化剂材料基础
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。
催化剂材料基础
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。
大连理工大学 材料科学导论 第三章 结构材料答案
第三章结构材料一、填空题：1、碳的质量分数大于2.11% 的铁碳合金称之为铸铁，通常还含有较多的Si 、Mn、S 、P等元素。
2、优质碳素结构钢的钢号是以碳的平均万分数来表示的。
3、碳钢常规热处理有退火、正火、淬火、回火四种4、碳在铁碳合金中的存在形式有与铁的间隙固溶、化合态的渗碳体、游离态的石墨。
5、高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。
6、塑料、橡胶、纤维被称为三大合成高分子材料。
7、高分子按结构单元的化学组成可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子。
8、聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。
9、聚乙烯可分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超高分子质量聚乙烯、改性聚乙烯。
10、陶瓷材料的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷，其中导电性与点缺陷有直接关系。
11、陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。
12、陶瓷材料热膨胀系数小，这是由晶体结构和化学键决定的。
13、由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料叫做复合材料。
14、复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。
15、颗粒增韧的增韧机理主要包括相变增韧、裂纹转向增韧、和分叉增韧。
16、界面是复合材料中基体与增强材料之间发生相互作用和相互扩散而形成的结合面。
17、复合材料界面结合的类型有机械结合、溶解与侵润结合、反应结合、混合结合。
二、判断题：1、不锈钢中含碳量越低，则耐腐蚀性就越好。
（√）2、纯铝中含有Fe、Si等元素时会使其性能下降。
（√）3、正火是在保温一段时间后随炉冷却至室温的热处理工艺。
（×）4、受热后软化，冷却后又变硬，可重复循环的塑料称为热塑性塑料。
（√）5、聚乙烯从是目前产量最大，应用最广泛的品种。
（√）6、陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容大。
（√）7、陶瓷材料中位错密度很高。
（×）8、陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变能力强。
河南师范大学化学化工学院化学工程专业硕士研究生培养方案
河南师范大学化学化工学院化学工程专业硕士研究生培养方案专业代码：085216一、培养目标培养适应时代需求的、具有扎实的基础知识和技能的，具备化学工程专业知识的，能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军事等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才和综合素质高、能够从事化学工业设计和研究的科学工作者，以及为地方经济建设和社会发展需要的高级专门人才。
所培养研究生应达到如下水平：1、具有热爱和献身祖国科学技术事业的坚强信念和宏大志向、具有改革创新意识和国际竞争意识、具有创新求实精神和良好的科研道德、具有奉献精神和团队合作精神、具有良好的思想道德品质，身心健康。
2、系统掌握化学工程专业必需的基础理论、基本知识、基本技能和较系统深入的专业知识，并初步掌握进行化工创新和科学技术创新的基本思想和方法，熟悉其基本过程和步骤；了解化工学科发展趋势和最新动态。
3、熟悉化学工程领域的现状和发展趋势，具有从事本学科、本专业实际工作的知识、素质和能力；初步掌握外语的听、说、读、写、译等基本技能，具备一定专业外语知识；掌握使用现代信息技术的能力及搜集和处理信息的能力。
4、初步具备化工方面的科研能力，具有较强的实践能力和开拓创新能力，能够运用基础理论和专业知识解决工程实际问题或承担专门技术工作；具备在科研机构及企业从事科研及新产品、新设备、新工艺的开发研究等专门技术工作的能力；具备独立担负化学工程领域技术或工程管理的工作能力。
二、研究方向本专业主要研究方向：01. 功能材料及应用，02.锂离子电池关键材料，03. 新能源材料开发，04. 表面活性剂的开发及利用，05.固体废弃物再资源化，06. 表面磷化技术，07. 气体膜分离工程，08. 小分子催化，09. 绿色制备化学工程。
三、学习年限学习年限为三年。
用一年时间完成硕士学位的必修课和选修课，至少获得34学分；大约用两年时间从事企业调研、科学研究，完成硕士学位论文，并通过论文答辩；期间约用半年时间到企业实践。
催化剂工程导论_大纲及思考题答案
催化剂课程教学内容及教学基本要求第一章工业催化剂概述本章重点催化若干术语和基本概念，难点催化剂的化学组成和物理结构。
第一节催化剂在国计民生中的作用本节要求了解催化剂在国计民生中的作用(考核概率5%)。
1 催化剂—化学工业的基石2 合成氨及合成甲醇催化剂3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业4 基础无机化学工业用催化剂5 基本有机合成工业用催化剂6 三大合成材料工业用催化剂7 精细化工及专用化学品中的催化8 催化剂在生物化学工业中的应用9 催化剂在环境化学工业中的应用第二节催化若干术语和基本概念本节要求理解催化若干术语和基本概念(考核概率90%)，掌握催化剂的化学组成和物理结构(考核概率95%)。
1 催化剂和催化作用2 催化剂的基本特征3 催化剂的分类4 催化剂的化学组成和物理结构5 多相和均相催化剂的功能特点6 多相和均相催化剂的同一性7 新型催化剂展望第二章工业催化剂的制造方法本章重点是沉淀法和浸渍法，难点是催化剂的制备原理和技术要点。
第一节沉淀法本节要求理解沉淀法的分类(考核概率60%)，掌握沉淀操作的原理和技术要点(考核概率80%)，了解沉淀法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 沉淀法的分类2 沉淀操作的原理和技术要点3 沉淀法催化剂制备实例第二节浸渍法本节要求掌握各类浸渍法的原理和操作(考核概率80%)，了解浸渍法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 各类浸渍法的原理及操作2 浸渍法催化剂制备实例第三节混合法本节要求了解混合法制备催化剂（考核概率20%）第四节热熔融法本节要求了解热熔融法制备催化剂（考核概率20%）第五节离子交换法本节要求理解由无机离子交换剂制备催化剂，由离子交换树脂制备催化剂（考核概率40%）。
1 由无机离子交换剂制备催化剂。
2 由离子交换树脂制备催化剂。
第六节催化剂的成型本节要求了解催化剂成型工艺，几种重要的成型方法（考核概率20%）。
1 成型与成型工艺概述2 几种重要的成型方法第七节典型工业催化剂制备方法实例本节要求了解几种典型工业催化剂制备方法实例（考核概率20%）。
《工业催化(第3版)》教学课件—03吸附、催化作用与催化剂
３.１ 催化作用与催化剂
• ３.１.１ 催化作用的定义与特征 • ３.１.１.１ 定义 • 根据ＩＵＰＡＣ于１９８１年提出的定义，催化剂是一种
能够加速反应速率而不改变该反应的标准Ｇｉｂｂｓ自由 焓变化的物质。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反 应称为催化反应。
• 催化剂之所以能够加速化学反应趋于热力学平衡点，是由 于它为反应物分子提供了一条较易进行的反应途径。
图３－６ 催化剂再生、 运转时间与寿命的关系
• ３.１.３.３ 环境友好和自然界的相容性
• 适应于循环经济的催化反应过程，其催化剂属性不仅要具 有高转化率和高选择性，还要涵盖可持续发展概念的要求 ，即应该是无毒无害、对环境友好的，反应应尽量遵循“ 原子经济性”，且反应的剩余物与自然相容的要求，也就 是“绿色化”的要求。
• 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反应产物在孔内扩散并扩散到反应气流中去。
图３-１３ 多相催化反应过程中各步骤的示意图
图３－１４ 多相催化反应中的吸附、表面反 应和脱附过程
• 则金属的总表面积Ａ可表示为
• 正确可靠的测量结果，尚需消除许多因素：吸附质气体在 金属中的溶解，与金属形成化合物，载体的固有吸附能力 ，金属与载体之间因强相互作用产生的溢流现象等。
• ３.３.３ 氧化物表面上的化学吸附
• 在氧化物表面上的化学吸附，要比金属表面上的复杂，研 究也更困难。因为：
（吸附质）的吸附能力，需要研究吸附速率和吸附平衡及 其影响因素。除吸附剂和吸附质的本性外，最重要的影响 因素是温度和压力。达到平衡时的气体吸附量称为平衡吸 附量，它是吸附物系（包括吸附剂和吸附质）的性质、温 度和压力的函数。对于给定的物系，在温度恒定和达到平 衡的条件下，吸附量与压力的关系称为吸附等温式或称吸 附平衡式，绘制成的曲线称为吸附等温线。
材料学科导论智慧树知到答案章节测试2023年浙江理工大学
绪论单元测试1.下列哪一项不是当代文明和国民经济的三大支柱？（）A:材料B:能源C:信息D:电子答案:D2.下列哪一项不是三大新技术革命的重要标志？（）A:信息技术B:合成技术C:新材料D:生物技术答案:B3.复合材料中常见的基体材料有哪些？（）A:合成树脂B:橡胶C:陶瓷D:石墨答案:ABCD4.由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的材料称为合金。
（）A:错B:对答案:B5.具有加热软化、冷却硬化特性，且过程可逆的塑料称为热固性塑料。
（）A:错B:对答案:A第一章测试1.下列哪些金属材料是有色金属？（）A:MnB:CuC:FeD:Cr答案:B2.下列哪些材料属于无机非金属材料？（）A:铜矿石B:水凝胶C:树脂D:氧化铝答案:D3.下面哪些键合方式属于化学键？ ( )A:金属键B:共价键C:离子键D:氢键答案:ABC4.体心立方的晶体堆砌密度要高于面心立方。
（）A:对B:错答案:B5.高分子材料结晶度越高其光学性能越好。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.下面哪些性能指标不是材料的力学性能指标（）A:弹性模量B:屈服强度C:断裂强度D:伸长率答案:D2.设计弹簧等弹性零件不需要考虑材料的哪些力学性能指标（）A:硬度B:弹性极限C:冲击韧性D:弹性模量答案:A3.材料的使用性能在使用条件下所表现出来的性能，包括（）A:力学性能B:化学性能C:物理性能D:可加工性能答案:ABC4.对与结构工程材料，主要考察的性能指标是力学性能。
（）A:对B:错答案:A5.在应力应变曲线中，塑性材料都具有明显的屈服点。
（）A:对B:错答案:B第三章测试1.下列生活中的常见材料，属于有机合成高分子材料的是（）A:钢筋混凝土B:塑料C:陶瓷D:油脂答案:B2.被称为“塑料王”的塑料品种是（）A:聚丙烯B:聚乙烯C:聚碳酸酯D:聚四氟乙烯答案:D3.塑料是一类在常温下有固定的形状和强度，在高温下具有可塑性的高分子材料。
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
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答第三章 材料的电学3112319/)(/1006.4)3001038.1106.122.0exp(211211)(22.005.029.0212.1)(,12.1.1cm e N E f N n eV E E E E E E E E E E E E eV E Si kT E E D D D D F D i F D i c F D D c D g F D ⨯=⨯⨯⨯⨯+=+=⋅==-=-∴--∆--=--=∆=⊗---的查解：⎪⎩⎪⎨⎧⨯==⨯==∴〈〈⊗。
少子；多子解：)(/1013.1)(/105.1.239203150cm N n p cm N n N n D i D D i ΘeV22.0J 1053.3E E cm /102N cm /100.1N N Nln kT E E P cm /1045.8102)103.1(p n n cm /102109101.1N N p T N P ,N N .320V F 315A 319V AVV F 34152102i 3151516D A A D =⨯=-⨯⨯=-⎪⎩⎪⎨⎧⨯=⨯⨯==⨯=⨯-⨯=-=⇒∴∴〈⊗-代入可得取，取型半导体，有对于杂质几乎完全电离在室温，较少且又型半导体补偿后解：ΘΘ时可保持强电离。
则有令，仅考虑杂质电离有低温区，忽略本征激发解：318D 318DD D 2/1kT /E CD DD0cm /1032.1N cm /1032.1N N 9.0n )e N N 8(1N 2n n .4D ⨯〈⨯〈⇒≥⋅+==⊗+∆+mE s q m m q n n n d s n n n n n n 181********311048.11048.110101.01048.1106.110101.926.01.0.9-------**⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==∴=τμτυλμττμΘ解：Ω=⨯=⋅ρ=⋅Ω=⨯⨯⨯=μ=σ=ρ⊗-3.16.01781.0S l R cm 781.08000106.1101nq 11.101915nΘ解：225112251123312319193103.421023.412.4400)2(5.361065.3365.3)1010/(101.926.03001038.13106.110/33,,)1(101.926.026.0.11------------⋅=⋅⨯==⋅Ω=⋅=⋅⨯===⋅Ω=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=∴===⨯⨯==⊗cm A m A i m K cm A m A m kTqN E i mE m kTq N m kT V E V nq kg m m Si dnA dnA dn dn σσσμμσ时，同理，（电子有效质量），对解：Θcm 045.0)1350106.1103.10()pq (s V cm 1350cm /103.10100.1101103.1n )3(cm34.4)480106.1103.0()pq (cm /103.0100.1103.1N N p)2(cm34.4)480106.1103()pq (s V cm 480cm /103N p ,n n )1(.12119161112n 3161617161191613161616D A 119151112p315A A i ⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=⨯-⨯+⨯=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⨯=⨯-⨯=-=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=≈∴〈〈⊗-------------ΘΘ又又查得解：为最大。
催化导论讲义3
吸附热分类
吸附热效应产生过程
积分吸附热
一定温度下，在整个吸附 过程中，催化剂表面吸附 1mol气体所放出的热量
微分吸附热
一定温度下，催化剂 表面上吸附少量气体 所引起的热量变化 等量吸附热——吸附 量固定（即覆盖度一 定）的微分吸附热。
吸附键强
d ln K Q dT RT 2
van’t Hoff方程
吸附热与催化活性间有一定的关联
许多实验事实表明:
最好的催化活性与反应分子的中等吸附强度相当。
催 化 活 性
volcanic 火山型
四、吸附等温线
天 津 大 学 Tianjin University －－－催化导论
BET多层吸附理论
（2）诱导的表面不均匀性（induced surface heterogeneity） 假设：吸附剂表面上能量分布原先是均匀的，但吸附 物种之间的相互排斥作用会诱导产生表面不均匀性。
覆盖度的增大吸附物种之间相互排斥作用增强吸附键强 度减弱吸附热下降
四、吸附等温线
天 津 大 学 Tianjin University －－－催化导论
平衡吸附量：V=F(P,T) 吸附等温线讨论的是影响平衡吸附量的因素。 吸附等温式（线）——在等温条件下， 平衡吸附量与吸附压力或相对压力间的关系。 即V=F(P)T V=F(P/P0)T（吸附温度低于气体的临界温度）
其中， P0是在吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压。 吸附气体的量可以用气体的质量(mg)或气体在标准状态下 的体积(cm3)或mol数表示。
化学吸附与 V Kp 物理吸附 Vm 1 Kp
V kp
1/ n
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答
材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答第三章 材料的电学3112319/)(/1006.4)3001038.1106.122.0exp(211211)(22.005.029.0212.1)(,12.1.1cm e N E f N n eV E E E E E E E E E E E E eV E Si kT E E D D D D F D i F D i c F D D c D g F D ⨯=⨯⨯⨯⨯+=+=⋅==-=-∴--∆--=--=∆=⊗---的查解：⎪⎩⎪⎨⎧⨯==⨯==∴〈〈⊗。
少子；多子解：)(/1013.1)(/105.1.239203150cm N n p cm N n N n D i D D i eV22.0J 1053.3E E cm /102N cm /100.1N N Nln kT E E P cm /1045.8102)103.1(p n n cm /102109101.1N N p T N P ,N N .320V F 315A 319V AVV F 34152102i 3151516D A A D =⨯=-⨯⨯=-⎪⎩⎪⎨⎧⨯=⨯⨯==⨯=⨯-⨯=-=⇒∴∴〈⊗-代入可得取，取型半导体，有对于杂质几乎完全电离在室温，较少且又型半导体补偿后解：时可保持强电离。
则有令，仅考虑杂质电离有低温区，忽略本征激发解：318D 318DD D 2/1kT /E CD DD0cm /1032.1N cm /1032.1N N 9.0n )e N N 8(1N 2n n .4D ⨯〈⨯〈⇒≥⋅+==⊗+∆+K T m k N D T T k E kT m N D N D n T k E N ND T kE N N N n N N T k E E Tk E E N n T k E E Tk E E N n dn D D dn c D D D cD D c D D D cDc F FD D D FD F D D D 125)2()_ln(ln )2/3()1)(/)2(2_,_)/exp()(2_),/exp()(2ln )exp(21)exp(,)exp(211.532/3002/3000000≈∴+=∆=≈∴∆=∆≈∴+=∴--=>>----+=ππ（代入将总数的百分比为未电离的施主杂质占令代入上式杂质饱和电离时当解：31319p n i i p n i ii cm/1029.2)19003900(106.1471)(q 1n )(q n 1.6⨯=+⨯⨯⨯=μ+μρ=∴μ+μ=ρ=σ⊗- 解：661119163163221161910310108.21085.3/8.108.101350106.1105/105,/1051085.3)5001350(106.1103.1)(/103.1300.7⨯=⨯=∴⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=≈⨯=⨯=⋅Ω⨯=+⨯⨯⨯⨯=+=⨯=⊗--------in n D n D i p n i i i cm q n cm n cm N Si cm q n cmn Si K σσμσμμσ则的密度本征又的时解：cm 34.1400106.11017.11pq 1cm /1017.1)33.2500/(1002.68.10105.4N p .81916p 316235A ⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⨯=⨯⨯⨯=≈⊗-- 解：mE s q m m q n n n d s n n n n n n 181********311048.11048.110101.01048.1106.110101.926.01.0.9-------**⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==∴=τμτυλμττμ 解：Ω=⨯=⋅ρ=⋅Ω=⨯⨯⨯=μ=σ=ρ⊗-3.16.01781.0S l R cm 781.08000106.1101nq 11.101915n解：225112251123312319193103.421023.412.4400)2(5.361065.3365.3)1010/(101.926.03001038.13106.110/33,,)1(101.926.026.0.11------------⋅=⋅⨯==⋅Ω=⋅=⋅⨯===⋅Ω=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=∴===⨯⨯==⊗cm A m A i m K cm A m A m kTqN E i mE m kTq N m kT V E V nq kg m m Si dnA dnA dn dn σσσμμσ时，同理，（电子有效质量），对解： cm 045.0)1350106.1103.10()pq (s V cm 1350cm /103.10100.1101103.1n )3(cm34.4)480106.1103.0()pq (cm /103.0100.1103.1N N p)2(cm34.4)480106.1103()pq (s V cm 480cm /103N p ,n n )1(.12119161112n 3161617161191613161616D A 119151112p315A A i ⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=⨯-⨯+⨯=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⨯=⨯-⨯=-=⋅Ω=⨯⨯⨯⨯=μ=ρ∴⋅⋅=μ⨯=≈∴〈〈⊗------------- 又又查得解：为最大。
催化导论
子能谱
• x射线是一种波长范围在0.01 nm一10 nm的 射线是一种波长范围在0.01 nm一 nm的
电磁辐射，其能量与原子或分子内层电子 的激光能相当，约1000ev数量级。电子能 的激光能相当，约1000ev数量级。电子能 谱是指物质在高能电子或光子的轰击下， 物质原子发射的光电子(不是辐射强度) 物质原子发射的光电子(不是辐射强度)按其 能量(不是波长或频率)的分布曲线。x 能量(不是波长或频率)的分布曲线。x射线 光电子能谱可以显示包括价电子及内层电 子在内的完整轨道能级，并可用来识别元 素。
第四节：核磁共振谱
• 核磁共振谱是以兆周数量级的电磁波作用
到原子核后，原子核自旋跃迁所得的吸收 谱。由于各原子核所处的化学环境不同， 使各种有机化合物出现的核磁共振谱各不 相同。原子核为带电粒子，近似于球形固 体。有的原子核不旋转，电荷均匀地分布 于其表面，是静止的核，如，12C6、16O8这 类核无核磁矩，自旋量子数I 0,它们不是 类核无核磁矩，自旋量子数I＝0,它们不是 磁共振法研究的对象 ；
对于原子序数z<30的元素，可观察到2 对于原子序数z<30的元素，可观察到2个 很好分开的能谱峰，分别与K电子和L 很好分开的能谱峰，分别与K电子和L电子相 对应;对于z 30一70的元素，将看到L 对应;对于z＝30一70的元素，将看到L1,L11和 L1113个峰;而z>70的元素，将会有和M及N 个峰; z>70的元素，将会有和M 电子对应的更复杂的能谱峰出现。不同的分 子结构和外界化学或物理环境的某些变化也 会影响内层电子束缚能的改变，即相应的能 谱峰可能发生移动，这种效应称化学位移， 据此可以有效地了解分子中原子成键状态。 X射线光电子能谱可以测定固体表面1 nm一 射线光电子能谱可以测定固体表面1 nm一 10 nm的所有成分，并提供和各成分化学状 nm的所有成分，并提供和各成分化学状 态相关的信息。
自考催化剂工程导论复习提纲完整
绪论一、催化剂和催化作用IUPAC 1976定义：催化作用是靠用量很少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象。
催化剂是一种能够改变化学反应的速率，而本身又不参加最终反应的物质二、催化剂的基本特性1 •催化剂能够加快化学反应速率，但本身并不进入化学反应的计量。
2•催化剂对反应具有选择性，即催化剂对反应类型、反应方向和产物结构具有选择性。
3•催化剂只能加速热力学上可能进行的化学反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
4.催化剂只能改变化学反应的速率，而不能改变化学平衡的位置。
5•催化剂不改变化学平衡，意味着对正方向有效的催化剂对反方向也有效。
三、催化剂的分类1.根据聚集状态分类固体，液体，气体均相催化反应定义：当催化剂和反应物形成均一相时（气相均相催化反应：气体分子热分解反应；液相均相催化反应：碱催化的水解反应）多相催化反应定义：当催化剂和反应物处于不同相时（催化剂多为固体）2 •根据化学键分类金属键、等极键、离子键、配位键、金属键3•按元素周期律分类主族元素、过渡元素5.按工艺与工程特点分类（以组成结构、性能差异和工艺工程特点为依据）分为多相固体催化剂，均相配合物催化剂，和酶催化剂等三大类。
四、催化剂的化学组成和物理结构1 •多相固体催化剂（使用比例最高）（1 ）主催化剂（活性组分）是起催化作用的根本性物质（2 ）共催化剂是能和主催化剂同时起作用的组分（3 ）助催化剂是催化剂中具有提高主催化剂活性、选择性，改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度和寿命等性能的组分。
助催化剂本身无活性。
①结构助催化剂：能使催化活性物质粒度变小、表面积增大，防止或延缓因烧结而降低活性等。
②电子助催化剂：通过改变主催化剂的电子结构提高活性和稳定性。
③晶格缺陷助催化剂：使活性物质晶面的原子排列无序化，通过增大晶格缺陷浓度提高活性。
②和③合称为调变性助催化剂（4）载体是固体催化剂所特有的组分，起增大表面积，提高耐热性和机械强度的作用，有时还担当共催化剂或助催化剂的角色。
《材料化学导论》第三章金属材料第一节金属键 第三章 金属材料
第三章金属材料在一百多种化学元素中，金属大约占80%。
金属材料具有许多宝贵的机械－力学、物理、化学性能，是迄今为止使用最为广泛且用量最多的一种材料。
3.1 金属键金属呈现特有的金属光泽，不透明，是电与热的良导体，具有延性和展性，比重大，强度高，可以焊接和形成合金。
金属的性能是其特定结构的外在反映。
由金属从单原子气态生成液态或固态时所释放出相当大的能量，可以断定金属原子在液态或固态中的相互结合力不是一般原子间的范德瓦耳斯力，而是一种相当强的化学键。
它又是由电负性小的同类原子所组成，从而也排除生成离子键的可能性。
X射线衍射测定结果表明，金属材料中每个金属原子与周围8至12个同等或接近同等距离的原子相紧邻，而每个金属原子的价电子层中只有少数的价电子，显然以这少数价电子来生成8至12个通常的共价键也是难以想象的。
因此，就需要另外提出“金属键”（metallic bond），即使金属原子结合成金属相互作用的模型。
一、“自由电子”模型金属晶体中，金属原子外层价电子受原子核束缚较弱，即电离能低，很容易失去这些价电子而形成正离子和自由电子。
所谓自由电子是指被电离的电子不再束缚于某一原子，而在整个晶体内“自由”运动。
正离子整体共同吸收自由电子而结合在一起。
自由电子就像胶泥似地将许多排列整齐的正离子胶合在一起。
自由电子在金属中的活动范围很大，因此可将金属看成是自由电子气和沉浸在其中的正离子的结合体。
这就是金属键的“自由电子”模型。
用量子力学处理金属键的自由电子模型，就相当于一个三维势箱问题。
在“箱”中的电子可近似作为平动子在整个晶体中作较自由的运动，但在总体上还受由正离子组成的电场所束缚。
由于金属中电子离域范围很大，将会产生很显著的能量降低效应，便成为金属键能的起源。
要指出的是，金属键和离域π键是不很相同的：参与离域π键的原子数一般是有限的，且离域电子的活动范围是沿二维空间，即平面伸展的；而参与金属键的原子数量则是很大的，且离域电子活动范围是沿三维空间伸展的。
催化材料导论知识点总结
催化材料导论知识点总结
催化材料导论是一门涉及催化科学和工程领域的综合性课程，其知识点涵盖了催化作用的基本原理、催化剂的设计与制备、催化反应动力学和机理、催化反应的工程问题等多个方面。
以下是催化材料导论的一些重要知识点总结:
1.催化作用的基本原理:催化作用是指通过催化剂降低化学反应的活化能，从而加速反应速率并提高反应效率的过程。
其中，催化剂是一种能够改变化学反应速率但不改变反应总能量变化的物质。
2.催化剂的设计与制备:催化剂的设计与制备是催化科学和工程领域中的重要技术之一。
催化剂的性能受到制备方法和工艺条件的影响，因此需要综台考虑各种因素，如活性组分、载体、制备方法和工艺条件等。
3.催化反应动力学和机理:催化反应动力学和机理是催化科学和工程领域中的重要研究方向之一。
通过研究催化反应的动力学和机理。
可以深入了解反应过程和机理，从而优化催化剂的性能。
4.催化反应的工程问题:催化反应的工程问题包括反应器的设计、操作和优化等方面。
反应器的设计需要考虑催化剂的装填、反应物料的流动和传热等方面，操作和优化需要考虑温度、压力、浓度等工艺条件的影响。
5. 工业催化过程:工业催化过程是指在实际生产中应用的催化过程，如石油化工、煤化工、环境保护等领域。
工业催化过程需要考虑实际生产中的各种因素，如设备、安全、环保等方面。
以上是催化材料导论的一些重要知识点总结，通过深入学习和理解这些知识点。
可以更好地掌握催化科学和工程领域的基础理论和实际应用，为未来的研究和开发工作打下坚实的基础。
材料物理导论总结
第一章：材料的力学形变：材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变力学性能（机械性能）：材料承受外力作用，抵抗形变的能力及其破坏规律，称为材料的力学性能或机械性能应力：材料单位面积上所受的附加内力称应力。
法向应力应该大小相等，正负号相同，同一平面上的两个剪切应力互相垂直。
法向应力导致材料的伸长或缩短，剪切应力引起材料的切向畸变。
应变：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料，有三种基本的应变类型。
拉伸应变，剪切应变，压缩应变。
拉伸应变：材料受到垂直于截面积的大小相等，方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变。
剪切应变：材料受到平行于截面积的大小相等，方向相反的两剪切应力时发生的形变。
压缩应变：材料周围受到均匀应力P时，体积从起始时的V0变化为V1的形变。
弹性模量：是材料发生单位应变时的应力，表征材料抵抗形变能力的大小，E 越大，越不易变形，表征材料的刚度越大。
是原子间结合强度的标志之一。
黏性形变：是指黏性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变，该形变随时间的增大而增大。
剪切应力小时，黏度与应力无关，随温度的上升而下降。
牛顿流体：服从牛顿黏性定律的物体称为牛顿流体。
在足够大的剪切应力下或温度足够高时，无机材料中的陶瓷晶界，玻璃和高分子材料的非晶部分均会产声黏性形变，因此高温下的氧化物流体，低分子溶液或高分子稀溶液大多属于牛顿流体，而高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿黏性定律，为非牛顿流体。
塑性：材料在外应力去除后仍能保持部分应变的特性称为塑性。
晶体塑性形变两种类型：滑移和孪晶。
延展性：材料发生塑性形变而不断裂的能力称为延展性。
μ（泊松比），定义为在拉伸试验中，材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加率之比。
滑移是指在剪切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分发生平移滑动，在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观条纹，并构成滑移带。
滑移一般发生在原子密度大和晶向指数小的晶面和晶向上。
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第七节 分子筛的催化性能
1 2 3 4 5
基本概念 沸石分子筛在催化中的应用举例
ZSM-5分子筛
磷铝系列分子筛 介孔分子筛
催化剂材料基础
一、基本概念
1．沸石分子筛作催化剂的优越性能 (1) 沸石具有晶体结构，较高的化学及热稳定性，使催 化剂的制备及活性易于重复。
(2) 沸石的离子交换性能，使其具有可控制及逐渐变化
催化剂材料基础
第三章 分子筛催化剂
催化剂材料基础
第三章 分子筛催化剂
3.1 概 论 3.2 分子筛的分类
3.3 分子筛的合成
3.4 分子筛的结构 3.5 分子筛的特征与改性
3.6 分子筛的吸附性能
3.7 分子筛的催化性能
催化剂材料基础
第一节 概论
根据分子聚集状态的不同，物质可分为气体、液体和 固体。不同的分子，其大小，形状和极性是不同的。 经典的沸石组成可表示为： Mx/n [ (AlO2)x(SiO2)y ] zH2O
催化剂材料基础
一、基本概念
2．B酸及L酸的产生 (1) 质子酸(B酸)的产生
(2) 路易斯酸（L酸）的产生
催化剂材料基础
一、基本概念
3. 分子筛的择形催化选择性 (1) 对反应物的择形催化 (2) 对产物的择形催化 (3) 过渡态限制的择形催化
(4) 分子交通控制的择形催化
催化剂材料基础
一、基本概念
(2) 根据分子的极性，不饱和度和极化率的不同选择吸附
图3-14 若干气体分子在4A分子筛上的吸附等温线 （0℃）
催化剂材料基础
二、分子筛吸附的特点
2. 分子筛的高效吸附特性 (1) 低分压或低浓度下的吸附 (2) 高温吸附
(3) 高速吸附
图3-15 不同湿度下的 吸附量
催化剂材料基础
图3-16 温度对吸附量 的影响（10 mmHg压力）
1
2
X射线衍射
红外光谱
固体核磁共振
3
4 5
晶
貌
孔径及比表面积的测定（BET法） X-射线光电子能谱
6
催化剂材料基础
一. X射线衍射(X-ray Diffraction XRD)
根据晶体的各晶面对X射线的衍射能力鉴定晶体物相 的方法，称为X-射线物相分析。 X射线被晶体衍射服从布拉格方程： 2d(h.k.l)Sinθ (h.k.l) = nλ (3-1)
1
合成方法 影响合成的因素 模板剂在分子筛合成中的作用
2
3
催化剂材料基础
一、合成方法
传统分子筛的合成技术是以合成化学创始人Barrer于 1940年所开创的水热合成法为基础，多数分子筛都是在 非平衡条件下生成的亚稳相。因此，虽然合成实验步骤
很简单，但由于(a) 过渡胶态相的生成；(b) 亚稳相的
转化；(c) 反应物溶解速度的影响；(d) 核晶的敏感性 等，使得合成化学变得非常复杂。
催化剂材料基础
二、影响合成的因素
1．原料 原理上可以形成分子筛的组成体系有： （1）M4+O2--M23+O3体系，如Si-Al，Si-B等 （2）M4+O2-- M4+O2体系，如Si-Ti，Si-Zr等
（3）M13+M25+O4体系，如AlPO4等
催化剂材料基础
二、影响合成的因素
2．pH的影响 3．温度
催化剂材料基础
第二节 分子筛的分类
按分子筛的发展历史及Si/Al比高低划分，主要类型见表 3-1。分子筛还可按照孔径大小分类，如微孔、小孔、中 孔、介孔（2-50 nm）。
表3-1. 分子筛的分类 Si/Al 1-1.5 2-5 10-100 ∞ 磷铝分子筛 介孔分子筛
催化剂材料基础
举例 A,X M ZSM-5 硅 沸石 APO，SAPO SBA-15，MCM-41
(c) 裂解气及其他气体的干燥
(2) 液体的干燥
催化剂材料基础
三、分子筛在吸附分离领域的应用
2. 净化与分离 (1) 气体的净化和分离 (a) 天然气和烃类气体的净化
(b) 氢气的净化及稀有气体的精制
(c) 分子筛富集氧气 (2) 液体的净化与分离 (a) 分子筛脱蜡 (b) 分子筛脱芳烃
(c) 吸附分离对二甲苯
Anderson将高硅ZSM-5沸石(Si/Al>400)于400 ℃下用 AlCl3蒸汽处理12 h，Si/Al降低至50。 (SiO2)x +4AlCl3 → Al3+[(AlO2)3(SiO2)3]+3SiCl4
催化剂材料基础
三．ZSM-5分子筛的改性
1.原位合成 2．离子交换法 3．浸渍法 4．ZSM-5 的形貌与尺度
图3-17分子筛择形选择性分类 （a）对反应物的择形性，（b）对产物的择形性，（c）过渡态择形性.
催化剂材料基础
二、沸石分子筛在催化中的应用举例
1．β -消除生成烯烃及相关反应
2．烯烃转化 3．非正碳离子型反应
催化剂材料基础
二、沸石分子筛在催化中的应用举例
4. 芳烃的烷基化
5．羟基的缩合反应
催化4 硅酸盐的基本结构 (a) 一维链状， （b）、（c）二维片状
催化剂材料基础
一．基本概念
图3-5 沸石分子筛的几种结构单体
催化剂材料基础
二、几种典型沸石分子筛的结构
1. 八面沸石类
图3-6 几种八面沸石类分子筛的拓扑学结构
催化剂材料基础
二、几种典型沸石分子筛的结构
架结构, 具有良好的稳定性, 可用作吸附分离剂和催化
剂载体等。
催化剂材料基础
五．介孔分子筛
1. SBA-15分子筛 SBA-15分子筛属于介孔分子筛的一种，在催化、分离、 生物及纳米材料等领域有广泛的应用前景，而其水热稳 定性高的优势为催化及吸附分离等开拓了新的研究领域。
催化剂材料基础
五．介孔分子筛
的性能。 (3) 沸石具有分子大小的微孔，可以对分子进行筛分及 选择，即具有“筛子”作用。
催化剂材料基础
一、基本概念
(4) 具有高活性及独特的选择性，即具有择形催化作用。 (5) 对含S化合物具有高的抗毒能力。 (6) 可保留高度分散的金属离子于沸石孔腔中，形成优 良的双功能催化剂。
(7) 在固体中引入非常强的酸位，而不会导致材料腐蚀。
催化剂材料基础
二、影响合成的因素
4．晶种 5．晶化时间 6．阳离子类型 7. 焙烧条件的影响
8. 其他因素
催化剂材料基础
三．模板剂在分子筛合成中的作用
模板剂的提出是在1961年, Barrer和Denny将有机季铵碱 引入沸石合成体系, 全部或部分地取代无机碱, 合成得 到了系列高硅铝比和全硅沸石分子筛[9]。
催化剂材料基础
二、分子筛吸附的特点
表3-4 分子筛对直链醇的选择吸附
吸附质 正丁醇 异丁醇 仲丁醇苯 温度（℃） 压力（mmHg） 25 25 25 2.0 3.0 1.5 吸附量（g）/吸附剂 硅胶 活性炭 12.6 27 39 1.4 21 21 0.3 25 24
催化剂材料基础
二、分子筛吸附的特点
1
基本概念
几种典型沸石分子筛的结构
2
催化剂材料基础
一．基本概念
构成分子筛骨架的基本单元是TO4四面体(T=Si，Al或其 它元素)（图3-4），(被称为一级结构单元)，在TO4四面 体相互联结时有如下特点：
(1)四面体中每个氧原子是共用的；
(2)(2) 相邻的两个四面体间只能共用一个氧原子； (3)(3) 两个铝氧四面体不能直接相连。
图3-1 不同晶化温度下合成的SAPO-34的XRD图 (a) 453 K, (b) 473 K, (c) 523 K, (d) 553 K, (e) 573 K, (f) 603 K.
催化剂材料基础
二、影响合成的因素
图3-2 不同晶化温度下合成的SAPO-34的SEM图 S1: 473 K 晶化48 h, S2: 573 K 晶化2 h.
一、分子筛的特征
1. 分子筛的骨架结构、组成和性能
图3-9 孔径大小与扩散系数的关系 1: 容积扩散，2: 努森（Knudson）扩散， 3: 构型扩散.
催化剂材料基础
一、分子筛的特征
2. 同晶交换
图3-10 NaY沸石中Na+的位置
催化剂材料基础
一、分子筛的特征
3．结构缺陷 (1) 羟基的形成。 (2) 堆积缺陷。
(3) 包藏离子。
(4) 水合解离。 (5) 骨架元素空位。 (6) 阳离子移位。 (7) 骨架中断。
催化剂材料基础
二、分子筛的改性概述
1．分子筛孔径的精密调节 (1) 交换不同半径阳离子 (2) 利用化学沉积法(CVD)调节分子筛孔径
图3-11SiHZSM-5上二甲苯异构体分布
催化剂材料基础
图3-12不同Ge沉积量HM的NH3-TPD图
二、分子筛的改性概述
2．表面性质的调节 分子筛可以作为酸性载体利用离子交换法、浸渍法或机 械混合法等担载金属或氧化物，制备多功能催化剂。
催化剂材料基础
二、分子筛的改性概述
3．骨架元素的同晶交换 反应式如下： M1/nAlO2(SiO2)x + SiCl4 → 1/nMCl3 + AlCl3 +
(SiO2)x+1
热稳 定性 ≤ 600
亲水性 亲水 憎水 中等亲水
酸强度 弱 强 弱 弱,中强 弱
第二节 分子筛的分类
表3-2 若干沸石分子筛的化学式
名称 A 化学式 1.0（+/-）0.2Na2O•Al2O3•1.85（+/-）0.5SiO2•(0-6)H2O
M
X Y
1.0（+/-）0.1K2O•Al2O3•2.0（+/-）0.1SiO2•xH2O