工业催化复习资料
工业催化原理复习题.doc
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________________ 。
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。
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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。
工业催化考试复习
1.催化剂的作用催化剂能加快化学反响速度，但它本身不因化学的结果而消耗，它也不会改变反响的最终热力学平衡位置。
2.载体的作用有哪些？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所有反响物和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。
催化剂与反响物处于不同的相，催化剂和反响物有相界面将其隔开。
如气液、液液、液固、气固、气液固。
5.简述多相催化反响过程包括的五个过程。
反响物向催化剂外表扩散反响物向催化剂外表吸附被吸附的反响物在外表上迁移、化学重排和反响产物由催化剂外表上脱附产物离开催化剂周围的介质扩散粉状或粒状物料经加热至一定温度范围而固结的过程转化为目的的产物所消耗的某反响物量/某反响转化的总量8.在估量一个催化剂的工业价值时，哪三个因素最重要？考虑的顺序是什么？他们分别是活性、选择性和寿命。
考虑的顺序：化学吸附的单层吸附量，即为占领吸附剂的所有吸附局部所需的吸附质的量，而吸附质的吸附部位那么是由吸附剂的构造和吸附物的化学性质所决定的。
物理吸附的单层吸附量，那么是分子式以密集排列的形式，以完全的单层分子遮盖外表所需的吸附质的量10.如何确定半导体氧化物为n型或p型？N型氧化物的电导由导带中的电子数决定，而p型氧化物的电导那么由价带中的正穴数决定。
基于这个原理，可以用下述方法确定非计量氧化物是n型还是p型。
将氧化物基于一定压力的氧气氛中，并测量氧化物的电导随氧气压的变化，如果电导随氧气压力增加而增加，那么此氧化物为p型，相反那么为n型。
11.在n型和p型半导体催化剂中参加施主杂质，其电导率和逸出功有何变化？N型半导体催化剂参加施主杂质后，它的导电率提高，逸出功降低。
因为n型半导体靠自由电子导电，参加施主杂质后，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型半导体催化剂参加施主杂质后，它的导电率降低，逸出功也降低。
因为p型半导体靠自由空穴导电，参加施主杂质后，使得自由空穴减少，故导电率降低，逸出功也降低。
工业催化复习资料最终版
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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工业催化总复习
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
工业催化复习纲要
工业催化复习纲要第一章催化剂与催化作用1.催化剂的定义与特征催化剂是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度（催化剂的共性—活性），催化剂对反应具有选择性（催化剂的专用性），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（平衡常数）2、催化反应分类催化反应机理分类反应：均相催化反应非均相（多相）催化反应酶催化反应机理：酸碱型催化反应氧化还原型催化反应2.催化剂的基本组成以及表示方法：主催化剂助催化剂载体4. 催化剂的反应性能：活性稳定性选择性 (转化率选择性产率) 活性：催化剂对反应加速的程度，用来衡量催化剂效能大小的指标稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况热稳定性（活性组分挥发、流失；活性组分烧结或微晶长大，进而比表面、活性位减少）化学稳定性（稳定的催化剂化学组成和化合状态，活性组分和助催化剂不产生化学变化）抗污稳定性（催化剂表面积焦、积炭）抗毒稳定性（催化剂对有害物质毒化的抵抗能力）选择性：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。
用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率S（选择性）= [转化为目的产物所消耗的该反应物量 / 某反应物转化总量] × 100%Y（产率） = 转化率×选择性第二章吸附作用与多相催化1.多相催化的反应过程 (外扩散内扩散阻力消除措施效率因子)外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散（孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应脱附：产物分子自催化剂内表面脱附（孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散効率因子η = 观测的反应速度 / 本征反应速率 < 12.吸附作用 (类型强弱大小)物理吸附和化学吸附化学吸附大于物理吸附3.固体吸附剂的表面模型理想表面模型（Langmuir表面模型）——理想吸附固体表面能量分布均匀，吸附分子间无相互作用●真实表面模型——真实吸附原有不均匀表面模型（Surface heterogeneity）固体原有表面能量分布是不均匀的。
工业催化 复习资料
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。
工业催化考试复习资料
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。
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。
(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---精品模板
12级化学工程与工艺专业工业催化课程复习重要知识点:1.助催化剂是催化剂的辅助成分，按作用机理可分为结构型、电子型两类。
2.工业催化剂的活性变化一般可分为三个阶段，即成熟期、稳定期、衰老期。
3。
外扩散速率的大小及其施加的影响，与液体的流速、催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度、黏度有关。
4.研究金属化学键的理论方法有三种，能带理论、价键理论、配位场理论。
5.金属氧化物主要催化烃类的选择性氧化.其特点是：反应系放热的，有效的传热、传质十分重要，要考虑催化剂的飞温；有反应爆炸区存在，故在条件上有所谓燃料过剩型、空气过剩型两种。
6. 金属硫化物与金属氧化物有许多相似之处，它们大多数都是半导体类型的,具有氧化还原功能和酸碱功能。
作为催化剂可以是单组分形式或复合硫化物形式。
这类催化剂主要用于加氢精制过程。
7。
负载型可溶性络合物催化剂,系利用可溶性高分子为载体，可催化1—戊烯加氢反应。
在应用时可利用其与生成物分子量之差,采用沉淀法、蒸气压法、薄膜过滤法等进行分离。
8。
络合催化剂固载化技术的三种主要方式为：包藏在载体内部、分散在载体（基质）的表面、锚定在载体(基质）的表面。
9.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.10.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。
11.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。
12。
评价催化剂不能单用时空产率作为活性指标，要同时测定催化剂的总表面积、活性表面积、孔径与孔径分布等。
13。
外扩散速率的大小及其施加的影响，实际上仅根据气流线速和粒径就可以作出判断。
14。
几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。
15.金属复合膜催化剂的制备方法主要有物理气相沉积、化学气相沉积、电镀和化学镀等。
16。
常用的硫化剂为硫化氢和二硫化碳。
17。
双核络合物是指两个金属原子直接由金属—金属键连接或通过桥原子相连接的表面化合物。
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。
工业催化知识点总结
工业催化知识点总结工业催化是一门研究工业化生产过程中应用催化剂促进化学反应的科学，是现代工业化进程中不可或缺的一部分。
催化剂在许多工业化反应中都起到了至关重要的作用，例如石油炼制、化学品合成、环境保护等。
本文将总结一些重要的工业催化知识点。
一、催化剂的作用机理催化剂是通过提供反应的替代反应途径，降低反应的活化能，加速反应速率的物质。
催化剂通常能够与反应物发生化学反应，生成中间体，然后再与中间体发生解离反应，重新生成催化剂。
这样的循环过程使得催化剂能够参与多个反应循环，从而提高反应效率。
二、催化剂的种类和选择常见的催化剂包括金属催化剂、酸碱性催化剂和酶催化剂等。
金属催化剂主要应用于催化氧化、加氢、缩合、氧化脱氢和加氢脱氢等反应。
酸碱性催化剂则主要用于催化酯化、酰胺化、氧化脱氢和酸碱中和等反应。
酶催化剂则应用于生物合成和食品加工等领域。
选择催化剂需要考虑反应的特点和要求。
常见的选择因素包括催化剂的活性、选择性、稳定性、耐受性和成本等。
此外，催化剂的形态和填充物的选择也对反应结果有重要影响。
三、重要的工业催化反应1. 石油炼制过程中的催化反应：石油炼制过程中常用的催化反应包括脱硫、脱氮、裂化、重整、氢化、异构化和芳构化等。
这些反应通过催化剂的作用，可以降低石油产品中的含硫、含氮和杂质含量，提高燃料的品质。
2. 化学品合成过程中的催化反应：许多化学品的合成过程中都依赖催化剂。
例如，丙烯酸的合成、醋酸的氧化和酯化等重要的工业催化反应，都是通过催化剂来实现的。
催化反应带来的高选择性和高产率对于大规模化学品生产具有重要意义。
3. 环境保护中的催化反应：催化剂在环境保护领域中也发挥着重要作用。
例如，汽车尾气中的氧化还原催化剂能够将有害的气体转化为无害的物质；氮氧化物的催化还能够降解大气中的有害污染物。
这些反应对于改善环境质量具有重要意义。
四、催化剂的设计和改进为了提高催化剂的效率和反应速率，科学家们不断进行催化剂的设计和改进。
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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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。
（2）反应性能单一，具有特定的选择性。
（3）作用机理研究清楚明晰，催化剂的活性和选择性易于精心调配和设计。
（4）催化剂的稳定性差，且不易与产物分离。
将均相催化剂的活性组分锚定在某种高聚物上，使其固相化后再应用于相应的催化过程，从而克服了其稳定性差和难于分离的缺点。
3.2 多相催化的反应步骤①气体(液体)中反应物扩散到固体催化剂孔中②反应物分子在催化剂表面活性位上发生化学吸附作用③吸附态反应物分子在活性位上发生化学反应形成吸附态产物分子④产物分子从催化剂表面脱附⑤产物固体催化剂扩散到气体(液体)中内外扩散如何消除？3.3.1 Langmuir 吸附等温式Langmuir吸附模型(理想吸附模型)：⑴吸附是单分子层的–每个吸附分子占据一个吸附位；当固体表面铺满一个单分子层以后，吸附达到极限，V=Vm；⑵表面是均匀的--固体表面各处吸附能力相同；⑶表面上的吸附质分子间无相互作用--吸附质只与吸附剂间发生相互作用；⑷吸附平衡是一动态平衡。
单分子吸附的Langmuir 等温式(A –吸附质分子；σ--活性表面）▪ 设表面覆盖率q = V/Vm，则空白表面为(1-q )；其中V为吸附体积，Vm为吸满单分子层的体积。
于是有：则有：-- 单分子吸附的Langmuir等温式；其中，p为气体分压， K称为吸附平衡常数。
3.3.3 BET 吸附等温式由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式。
建立在Langmuir吸附理论基础上的，基于两点假定：①吸附为物理吸附，吸附力为分子间力，发生多层吸附；第一层吸附与以后多层不同，后者与气体的凝聚相似；②吸附达平衡时，每吸附层上的蒸发速度必等于凝聚速度。
式中，c是与吸附热有关的常数；Vm为铺满单分子层所需气体的体积；p和V分别为吸附时的压力和体积；p0是实验温度下吸附质的饱和蒸气压。
▪[适用范围]：相对压力为0.05～0.30。
相对压力太小，小于0.05时建立不起多层物理吸附平衡；相对压力大于0.30时，毛细凝结变得显著，能破坏多层物理吸附平衡。
▪ [应用]：固体吸附剂、催化剂的表面积测定[例] 标准BET 法测定催化剂比表面积的步骤：①测定在0.05＜p/p0 ＜0.35 范围内吸附物N2 (基准物质)的吸附等温线；②以p/V(p0-p)对p/p0作图得一条直线，可以得到：③由直线的斜率和截距计算Vm；④计算表面积；其中，Am(N2)=0.162nm23.4.3分子在金属表面上的活化及其吸附强度-- 在催化反应中，金属特别是过渡金属的重要功能之一，是能将双原子分子解离活化，为其他反应分子或反应中间物提供活化原子。
金属对气体分子化学吸附强度的顺序为：1) O2最易吸附，N2最难吸附。
2) 有的金属能够吸附所有这些气体分子，有的只能吸附O2，多数是居中间的，只能吸附从O2到H2。
3) 金是所有金属中唯一的例外，甚至对O2也不发生化学吸附。
非解离吸附：乙烯、乙炔、苯、CO等。
特点：具孤对电子，π–电子分子。
分子轨道杂化态：SP2 SP3; SP SP2。
多位吸附：苯。
σ—π键合：CO/线性；孤对电子/桥式π-电子3.4.4金属表面上化学吸附的应用金属负载型的催化剂和多组分的金属催化剂，常借用气体化学吸附方法测量金属的表面积。
常用的化学吸附气体是H2、CO、O2和N2O。
用这种方法测量金属的表面积，最主要的特点是测试易于实施，结果有良好的重复性，金属原子与吸收物种间的化学计量关系能够准确确定。
可用这种实测数据推算金属表面原子数目和金属表面积。
9.1.1 沉淀法制备工业催化剂沉淀法是借助沉淀反应，用沉淀剂(如碱类物质)将可溶性的催化剂组分(金属盐类的水溶液)转化为难溶化合物，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂。
沉淀剂的选择1)生产中常用的沉淀剂有：碱类：NH3·H2O、 NaOH、KOH 碳酸盐：Na2CO3、(NH4)2CO3、CO2有机酸：乙酸、草酸(比较理想但贵)最常用的是NH3·H2O 和(NH4)2CO32)沉淀剂的溶解度要大提高阴离子的浓度，使金属离子沉淀完全；被沉淀物吸附的量少，洗涤脱除容易3)形成的沉淀物溶解度要小沉淀反应更完全，可节省贵金属用量4)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤尽量选用能生成晶型沉淀的沉淀剂5)沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染均匀沉淀法与共沉淀法1.均匀沉淀法使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成均匀的体系，再调节温度，使沉淀剂母体加热分解为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀2.共沉淀法指将含有两种可两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，同时形成含有几种金属组分的沉淀物的沉淀法共沉淀的特点1)几个组分同时沉淀2)各组分间达到分子级的均匀混合3)在热处理（煅烧）时可加速组分间的固相反应9.1.2 浸渍法制备工业催化剂浸渍法是将载体浸泡在活性组分(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(如果有)的溶液，再经干燥、焙烧和活化，即可制得催化剂浸渍法的一般原理i.活性组份在载体表面上的吸附ii.毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部9.1.3 混合法制备工业催化剂混合法原理将组成催化剂的各种组分（活性组分、助催化剂、载体或黏结剂、润滑剂、造孔剂等）以粉状粒子的形态在球磨机或碾合机内边磨细边混合，使各组分粒子尽可能均匀分散，再成型为成品催化剂干混法实例，锌锰系脱硫催化剂（合成氨厂的原料气净化，脱除其中所含的有机硫化物湿混法实例，固体磷酸催化剂（促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水）9.1.4 离子交换法制备工业催化剂离子交换法，利用载体表面可进行交换的离子，通过离子交换将活性组分 (通常是阳离子交换)交换到载体上，再经过洗涤、干燥、焙烧、还原等，最后成型为产品催化剂催化剂的使用、失活与再生.1 催化剂在使用中的变化2 催化剂的失活1)中毒2)积碳催化剂在使用过程中，逐渐在表面上沉积一层炭质化合物，减少了可利用的表面积，引起催化剂活性衰退的现象；也可看作是副产物的毒化作用3) 烧结、挥发与剥落3.催化剂的再生工业上常用的再生方法有以下几种：⑴ 蒸汽处理⑵ 空气处理⑶ 通入H 2 或不含毒物的还原性气体⑷ 用酸或碱溶液处理11.1催化剂活性测试的基本概念1.评价催化剂活性的一般参量① 在给定的反应温度下原料达到的转化率；② 原料达到给定转化程度所需的温度；③ 在给定条件下的总反应速率；④ 在特定温度下对于给定转化率所需的空速；⑤ 由体系的试验研究所推导的动力学参数影响催化剂活性测定的因素催化剂颗粒直径与反应管直径的关系为消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径(d T )和催化剂颗粒直径(d g )之比应为:126<<g Td d管壁效应，指靠近器壁的空间结构与其他部分有很大差别，器壁处的流动状况、传质、传热状况与主流体中也有很大差别(通常近反应器壁除的局部空隙率大，造成流速分布不均。
特别是对小管径反应器而言）外扩散限制的消除:1. 检查是否存在外扩散影响的试验(p249，图11-142. 避免外扩散影响的措施，使流体处于湍流状态(搅拌，增大流体流速等)内表面利用率与内扩散限制的消除❑ 内表面利用率或效率因子η1<=s pr r 本征反应速率观测到的反应速率η❑ Thiele 模数(h s )，描述反应速率与扩散速率的相对关系，也揭示催化剂颗粒大小、颗粒密度、比表面积等宏观物性对扩散速率的影响的物理参量 D r k dh ss 3=d 大、 小、k s 大，h s 大，内表面利用率低，内扩散限制显著；d 小、 大、k s 小，h s 小，内表面利用率高，内扩散限制微弱❑ 消除内扩散影响的措施，减小催化剂颗粒的粒径，或增大催化剂颗粒的内径催化剂的表面积及其测定1表面积与活性一般而言，表面积愈大，催化剂的活性愈高，故常把催化剂做粉末或分散在表面积较大的载体上2. 比表面积及其测定原理比表面积(Specific Surface Area)，指单位质量或单位体积固体的表面积，常用1g 固体的总表面积表示；其大小与颗粒的粒径及形状、表面缺陷及孔结构密切相关；常用测定方法有化学吸附法和物理吸附法单点法比表面积和Langmuir 比表面积1）以N 2作吸附质时，BET 公式中的常数c 值在50~200之间，截距1/(V m c)很小，斜率(c-1)/(V m c)近似等于1/V m ，把p/p 0= 0.2~0.25的一实验点和原点连成直线，由斜率的倒数计算V m ，称单点法，测出的比表面积称为单点比表面积2）对于微孔(d<2.5nm)的物理吸附，可使用Langmuir 等温方程式来描述，利用Langmuir 方程式m V p K m V V p +=1求出单层饱和吸附量V m ，再根据/g)(m 224002W V NA S m m g =求出该微孔的比表面积，即为Langmuir 比表面积催化剂的密度测定其大小反映出催化剂的孔结构与活性组成、晶相组成之间的关系；一般催化剂的空体积越大，密度越小；催化剂组分中重金属含量越高，则密度越大；载体的晶相组成不同，密度也不同。