催化剂与催化作用复习资料(很有用的)
催化化学复习资料(一)2024
催化化学复习资料（一）引言概述：催化化学是化学领域中一门重要的学科，它研究的是催化剂如何促进化学反应的进行。
本文将针对催化化学进行复习，介绍催化剂的分类、催化反应的基本原理、催化剂的活性与选择性、催化剂的失活与再生以及催化反应中的动力学等内容。
一、催化剂的分类：1. 酸催化剂：介绍酸催化剂的作用原理和优点。
2. 碱催化剂：介绍碱催化剂的作用原理和应用领域。
3. 金属催化剂：介绍金属催化剂的特点和催化机理。
4. 酶催化剂：介绍酶催化剂在生物催化中的应用和特点。
5. 复合催化剂：介绍复合催化剂的结构和催化性能。
二、催化反应的基本原理：1. 催化反应的速率方程：介绍催化反应速率方程的推导和应用。
2. 催化剂与反应物之间的作用：探讨催化剂与反应物之间的作用机制和热力学因素。
3. 控制催化反应的条件：介绍催化反应的温度、压力和物质浓度等因素在催化反应中的作用。
4. 催化反应的平衡与动力学：解释催化反应达到平衡态和动力学控制的条件和方法。
5. 催化反应的催化剂和反应物的选择：讨论选择适当催化剂和反应物的重要性和方法。
三、催化剂的活性与选择性：1. 催化剂的活性和活性中心：介绍催化剂的活性和活性中心的定义和重要性。
2. 催化剂的选择性：探讨催化剂的选择性与反应路径的关系和调控方法。
3. 催化剂的表面修饰：介绍通过表面修饰提高催化剂活性和选择性的方法和原理。
4. 催化剂的载体：讨论不同载体对催化剂活性和选择性的影响和选择方法。
5. 催化剂的形态效应：解释催化剂形态对反应活性和选择性的影响和调节方法。
四、催化剂的失活与再生：1. 催化剂的失活类型：介绍物理失活和化学失活两种催化剂失活的类型和机制。
2. 催化剂的再生方法：探讨常见的催化剂再生方法和实际应用情况。
3. 催化剂失活的原因与控制：解释催化剂失活的原因和控制方法。
4. 催化剂寿命评价：介绍催化剂寿命评价的方法和实际应用。
5. 催化剂的稳定性：讨论提高催化剂稳定性的措施和研究方向。
催化剂课---复习重点及习题
第二章、相转移催化剂及催化作用
一、季铵盐、聚乙二醇类、冠醚三类催化剂的结构与催化活性
的关系。
二、三类催化作用原理。 三、影响相转移催化反应的因素。 习题： 1.举例阐述季铵盐、聚乙二醇类、冠醚三类PTCt的催化作用原
理。
2.简要说明三类PTCt的结构与催化活性的关系。 3.PTC中，怎样选择PTCt和溶剂。 4.简要说明温控相转移催化及固载化PEG的优越性。
第四章、金属催化剂及其催化作用
一、金属催化剂的特性 二、金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系 三、能带理论中的d带空穴与催化活性的关系 四、价键理论 d%的算法 五、晶面 米勒指数表示晶面 六、多位理论 七、晶格缺陷 八、分散度与催化理论的关系 九、什么叫结构敏感行为 十、合金催化剂及其催化作用 习题: 48,53,58,63
第三章、酸碱催化剂及其催化作用
一、酸碱中心的形成
包括规则和Tanabe规则及其应用
离子交换树脂中心的形成 二、固体酸表面酸性质的测定
包括Hammett指示剂的胺滴定法、吡啶—IR光谱法
三、酸碱催化作用及其催化机理 包括酸中心强度与催化活性和选择性的关系 四、沸石分子筛的组成、特性、酸中心的形成、择形催化 习题：27、28、37、38
工业催化复习资料(整理)..
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。
(完整word版)催化剂与催化作用复习总结
催化剂的作用的特征有哪些？催化剂能否改变化学平衡？（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，而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。
催化剂能改变化学反应的速率，其自身并不进入反应的产物，在理想的情况下不为反应所改变。
但在实际过程中不能无限制的使用，催化剂经过多次使用后会失活。
催化剂如何加快化学反应速度？催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。
催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。
催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。
如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。
若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。
在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。
这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。
该过程可表示为：A＋B=AB(慢)A＋C=AC(快)AC＋B=AB＋C(快)式中A、B为反应物，AB为产物，C为催化剂。
由于反应的途径发生了改变，将一步进行的反应分为两步进行，两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。
该理论被称为“中间产物理论”。
在非均相催化过程中，催化剂是固体物质，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。
反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。
催化剂表面积越大，其催化活性越高。
因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。
许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金属氧化物固体催化剂。
该理论称为“活化中心理论”。
催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率，不能使化学平衡移动，不能改变反应物的转化率。
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识催化剂是指能够改变化学反应速率但本身不参与反应的物质。
催化作用是通过催化剂为反应提供新的反应路径，降低反应的活化能，从而加快反应速率。
催化剂与催化作用是化学领域中的重要概念，本文将介绍催化剂与催化作用的基本知识。
一、催化剂的作用机理催化剂通过提供新的反应路径，降低反应的活化能，促进化学反应的进行。
催化剂表面上的活性位点与反应物分子发生相互作用，进而改变反应物的键能和键角，使得反应物易于发生化学反应。
催化剂不会消耗掉，而是在反应结束后可以从体系中分离出来，因此催化剂可以在许多次反应中重复使用。
二、催化剂的分类催化剂可以根据其所参与的反应类型进行分类，常见的催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。
1.酸性催化剂：酸性催化剂在催化作用中起到质子供给的作用，常见的酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸等。
酸性催化剂一般用于酸催化反应，如酯的酸催化水解反应、糖类的酸催化裂解反应等。
2.碱性催化剂：碱性催化剂在催化作用中起到电子供给或接受的作用。
碱性催化剂常见的有氢氧化钠、氢氧化钾等。
碱性催化剂一般用于碱催化反应，如酮类的否明反应、酮类的甲酰化反应等。
3.金属催化剂：金属催化剂可以通过改变反应物的电子结构或提供新的电子通道来促进反应。
常见的金属催化剂有铂、铁、铂铁等。
金属催化剂一般用于氧化还原反应、加氢反应等。
三、催化作用的特点1.催化作用能够提高反应速率，有时甚至可以达到数个数量级的效果。
2.催化剂可以对多种不同的反应起到催化作用，具有广泛的适应性。
3.催化剂与反应物之间的相互作用是可逆的，催化剂可以在多次反应中重复使用。
4.催化剂对反应的选择性较高，可以选择性地促进特定的反应。
四、催化剂的选择和设计催化剂的选择和设计是催化反应的关键步骤。
合适的催化剂可以提高反应速率，降低反应条件，并且具有良好的选择性。
1.催化剂的选择要考虑反应类型和反应物的特性。
不同类型的反应需要使用不同的催化剂，如酸催化反应使用酸性催化剂，氧化反应使用氧化剂催化剂等。
最新催化剂与催化作用-1-第一章 催化剂与催化作用基本知识
按反应机理进行分类
酸碱型催化反应
其反应机理可认为是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 物种进行的催化反应。 如：烯烃与质子酸作用，烯烃双键发生非均裂，与质子配位
r催/r非催= ~1060
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 少数反应通过改变指前 因子加速化学反应
合成氨过程非催化反应和催化反应的能垒变化示意图
1.1.4 催化剂对加速化学反应具有选择性
催化剂并不是对热力学上允许的所有化学反应都 能起催化作用，而是特别有效地加速平行反应或串联 反应中的某一个反应，这种特定催化剂只能催化加速
➢ 有些反应由于催化剂孔隙结构和颗粒大小不同也会 引起扩散控制，导致选择性的变化
1.2 催化反应和催化剂的分类
1.2.1 催化反应分类
按催化反应系统物相的均一性进行分类 按反应类型进分类 按反应机理进行分类
按催化反应系统物相的均一性进行分类
均相催化反应：
➢ 气相均相催化反应 ➢ 液相均相催化反应
催化作用—— 催化剂对化学反应所产生的效应
1.1.2 催化作用不能改变化学平衡
对于一个可逆化学反应，反应进行到什么程度，即 它的化学平衡位置是由热力学所决定的。
GӨ = -RT lnKp
GӨ —产物与反应物的标准自由能之差 Kp—化学平衡常数
GӨ是状态函数，它决定于过程的始态和终态，而与过
程无关。 GӨ催 = GӨ非催
特定反应的性能，称为催化剂的选择性
例2：以合成气(CO+H2)为原料在热力学上可以沿着几个途
径进行反应，但由于使用不同催化剂进行反应，就会得到 不同产物。
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
催化剂与催化作用总复习
催化剂与催化作用总复习催化剂是指在化学反应中可以降低反应活化能，加速反应速率，但本身在反应过程中不发生永久性变化的物质。
催化剂通过吸附反应物分子并调整它们的构象，使得反应物分子更易于发生键的断裂和形成，从而降低反应的能量阈值，促进反应的进行。
首先，催化剂的种类很多，常见的有质子催化剂、酸催化剂、碱催化剂、金属催化剂等。
质子催化剂是指通过质子的转移来促进反应的进行，酸催化剂是指通过提供H+离子来促使反应的发生，碱催化剂则是提供了OH-离子。
金属催化剂则是利用金属元素的特性来调节反应物分子的吸附及活化能，从而促进反应。
其次，催化作用是指催化剂所产生的效应，它可以通过多种途径发挥作用。
首先，催化剂可以通过提供适宜的反应场所，如金属表面的活性位点，来吸附反应物分子，并调整它们的构象。
在活化态下，反应物的键容易断裂和形成，从而加速反应的进行。
催化剂也可以通过与反应物分子发生物理或化学交互作用，调整反应物的电子结构，使其更易发生反应。
此外，催化剂还可以通过减小反应物分子之间的位能垒，降低反应的活化能，从而提高反应速率。
总结起来，催化剂与催化作用的关系非常密切。
催化剂的选择对于反应速率、选择性和产物分布有重要影响。
催化剂可以提供合适的反应场所、调整反应物的构象和电子结构，从而降低反应的能量阈值，促进反应的进行。
催化剂的应用广泛，涉及到化工、生物、环境等多个领域。
例如，金属催化剂在催化裂化和加氢反应中起到重要作用，酶催化剂在生物代谢过程中发挥关键作用。
催化剂的设计和研发是实现可持续化学反应和能源转化的重要途径，具有重要的理论和应用价值。
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。
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。
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。
催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识
表1-2 催化剂对可能进行的特定反应的选择催化作用
反应物 CO+H2
催化剂及反应条件 Rh/Pt/SiO2，573K，7×106 Pa Cu-Zn-O，Zn-Cr-O，573K， 1.0133×107 ～2.0266×107 Pa Rh络合物，473～563K， 5.0665×107～3.0399×108 Pa Cu，Zn，493K，3×106 Pa Ni，473～573K，1.0133×105 Pa Co，Ni，473K，1.0133×105 Pa
反应举例
自旋饱和分子或固体物质
自旋不饱和的分子或固体物质
酸，碱，盐，氧化物，分子筛
过渡金属，过渡金属氧（硫）化物，过渡 金属盐，金属有机络合物
裂解，水合，酯化，烷基化，歧化， 加氢，脱氢，氧化，氨氧化 异构化
按反应机理进行分类的方法反映了催化剂与反应物分子作用的实质。但是，由于催化作用 的复杂性，对有些反应难以将二者截然分开，有些反应又同时兼备二种机理，如铂重整反应。
载体
——主催化剂和助催化剂的分散剂、粘合剂和支撑体。
➢ 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
工业催化剂大多数采用固体催化剂，而固体催化剂通常是由多组元组成的，要严格区 别每个组元的单独作用是很困难的。
人们所观察到的催化性能，常常是这些组元间相互作用所表现的总效应。可认为是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进行的催化反应。
如：烯烃与质子酸作用，烯烃双键发生非均裂，与质子配位形成-碳碳键，生成正碳离子：
C H 2 C H 2 + H AH 3 C C H 2 + + A -
例如，用Al2O3做载体时活性组分MoO3对载体Al2O3结构稳定性有不良影响，当加入适量 SiO2时可使载体Al2O3 结构稳定有时也可加入少量CaO，与活性组分MoO3形成CaMoO4，从 而减少活性组分MoO3对载体的影响。
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。
催化剂与催化作用复习资料(很有用的)
第1、2章复习思考题1、催化剂是如何定义的？催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。
2、催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。
2）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。
3）原来无法生产的过程，可以实现生产。
4）原来需要多步完成的，变为一步完成。
5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少3、载体具有哪些功能和作用？8①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。
4、代表催化剂性能的重要指标是什么？催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。
（1）催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度（2）催化剂的选择性：使反应向生成某一特定产物的方向进行。
（3）催化剂的稳定性：是指在使用条件下，催化剂具有稳定活性的周期5、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1）外扩散—内扩散—化学吸附—表面反应—脱附—内扩散—外扩散（2）物理过程—化学过程—物理过程6、吸附是如何定义的？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。
7、物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。
不同的表现形式为：（后面）8、为何说Langmuir吸附为理想吸附？基本假设是什么？模型假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
催化剂与催化作用总复习
调变型助催化剂 扩散型助催化剂
毒化型助催化剂
8
载体功能
载体
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
9
1.4.1 催化剂的反应性能
催化剂的活性 催化剂的选择性
催化剂的稳定性
10
催化剂的活性
1
反应速率表示法
dnA dnP [m ol g 1 h 1 ] m dt m dt dnA dnP rV [m ol L1 h 1 ] Vdt Vdt dnA dnP rS [m ol m 2 h 1 ] Sdt Sdt rV rm S g rS rm
金属元素 Fe Co Ni Cr /eV 4.48 4.41 4.61 4.60 金属元素 Cu Mo Rh Pd /eV 4.10 4.20 4.48 4.55 金属元素 Ag W W Ta ReBa Pt Sr /eV 4.80 4.53 5.10 5.32
1
p 1 C 1 p V ( P0 P ) V m C Vm C p0
C 1 1 斜率 截距 Vm C Vm C Vm
比表面积：
Vm Sg N Am V m o lW
25
第三章
酸碱催化剂及其作用
26
3.2 酸碱定义及酸碱中心的形成
3.2.1 酸碱定义(Definition of Acids and Base)
6
1.3 固体催化剂的组成与结构
主催化剂
main catalyst
又称活性组分 催化剂的主要成分
共催化剂
同时起催化作用，缺一不可
结构型助催化剂 调变型助催化剂 扩散型助催化剂
固体催化剂
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第1、2章复习思考题1、催化剂是如何定义的？催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。
2、催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？1）使得原来难以在工业上实现的过程得以实现。
2）由过去常常使用的一种原料，可以改变为多种原料。
3）原来无法生产的过程，可以实现生产。
4）原来需要多步完成的，变为一步完成。
5）由原来产品质量低，能耗大，变为生产成本低，质量高6）由原来转化率低，副产物多，污染严重，变为转化率高，产物单一，污染减少3、载体具有哪些功能和作用？①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。
4、代表催化剂性能的重要指标是什么？催化剂的反应性能是评价催化剂好坏的主要指标，它主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性。
（1）催化剂的活性：指催化剂能加快化学反应的反应速度的程度（2）催化剂的选择性：使反应向生成某一特定产物的方向进行。
（3）催化剂的稳定性：是指在使用条件下，催化剂具有稳定活性的周期5、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1）外扩散—内扩散—化学吸附—表面反应—脱附—内扩散—外扩散（2）物理过程—化学过程—物理过程6、吸附是如何定义的？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。
7、物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？本质：二者不同在于其作用力不同，前者为范德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。
不同的表现形式为：（后面）8、为何说Langmuir吸附为理想吸附？基本假设是什么？模型假设：①吸附表面均匀，各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③单分子层吸附，吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附，一个分子只占据一个吸附中心；④在一定条件下，吸附与脱附可建立动态平衡。
9、催化剂的比表面测定有哪些实验方法？（1）BET法测比表面积1）测定原理和计算方法依据BET提出的多层吸附理论以及BET吸附等温曲线进行测定和计算的。
利用BET方程进行作图，采用试验采集数据并利用图解法进行计算。
2）实验方法测定表面积的实验方法通常有，低温氮吸附容量法、重量法和色谱法等，当表面积比较小时，采用氮吸附法。
（2）色谱法测定比表面积色谱法测定比表面积时载气一般采用He或H2,用N2做吸附质，吸附在液氮温度下进行。
10、何为扩散？催化剂颗粒内部存在几种扩散形式？（1）扩散：分子通过随机运动，从高浓度向低浓度进行传播的现象。
（2）1）普通扩散（分子扩散）：分子扩散的阻力来自分子间的碰撞，通常在大孔（孔径大于100nm）或者压力较高的条件下发生的扩散多为分子扩散。
2）微孔扩散（努森扩散Kundsen）：微孔扩散的阻力重要来自分子与孔壁的碰撞3）过渡区扩散：指介于分子扩散与微孔扩散之间的过渡区。
4）构型扩散：在同一孔隙中扩散，由于分子构型不同，而扩散系数相差很大的扩散，称为构型扩散。
5）表面扩散：由于表面上分子的运动而产生的传质过程11、Fick扩散定律描述的物理意义是什么？Fick扩散定律：dn/dt=-Dedc/dx答：描述：在扩散过程中，体系内部各处扩散质点的浓度不随时间变化，在x方向各处扩散流量相等。
定律含义：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积上扩散的物质数量和浓度梯度成正比。
第3、4章复习思考题：1、固体酸酸性来源和酸中心的形成是怎样的？填（1）来源：电离、提供电子、接受电子。
（2）1）浸渍在载体上的无机酸中心的形成2）卤化物酸中心的形成3）金属盐酸中心的形成4）阳离子交换树脂酸中心的形成5）氧化物酸碱中心的形成6）杂多酸化合物酸中心的形成2、固体酸的性质包括哪几方面？1）酸中心的类型：通常与催化剂作用相关多为B酸和L酸。
2）酸中心的浓度（酸中心的数目）：指单位催化剂表面或单位催化剂质量所含酸中心的数目的多少。
3）酸中心强度：指给出质子（B酸）或者接受电子对（L酸）能力的强弱。
3、均相酸碱催化机理是怎样的？一般以离子型机理进行，即酸碱催化剂与反应物作用形成正碳离子或负碳离子中间物种，这些中间物种与另一反应物作用，生成产物并释放出催化剂，构成酸碱催化循环。
4、碳离子反应规律是什么？酸碱催化剂对许多烃类分子具有催化活性。
酸性催化剂可以提供质子或接受电子对，使烃类分子转变成带正电荷的正碳离子，循正碳离子反应机理进行催化转化；而碱性催化剂进攻烃类分子后，往往夺取质子或给烃类分子施放电子对，使反应按负碳离子反应机理进行。
5、分子筛催化剂的特点是什么？①具有较高活性；②具有较高选择性，可择形催化；③具有较灵活的调变性；④具有较好的稳定性。
6、试说明金属催化剂的特性？（1）金属催化剂通常是以金属晶体的形式存在，而且具有多种晶体结构，由此也为化学吸附提供多种吸附中心。
（2）由于这些中心相互靠近，有利于被吸附物种相互作用而进行反应。
（3）由于吸附中心的多样性，也就造成竞争反应的同时发生，降低了金属催化剂的选择性。
（4）对双原子分子，容易进行解离吸附，从而进行各类反应。
7、试说明金属与载体间的相互作用？相互作用为三种类型：一是金属颗粒和载体的接触位置处在界面部位处，则分散了的金属可保持阳离子的性质；二是分散了的金属原子熔于氧化物载体的晶格结构中或与载体形成混合氧化物；三是金属颗粒表面被来自载体氧化物涂释。
正是由于金属－载体的相互作用，结果使得电子流体在二者之间转移，出现电荷的位移。
金属与载体之间的相互作用，使得催化过程发生了变化。
8、试说明金属催化剂的哪些特性对其催化作用有较大的影响？（1）金属催化剂晶格缺陷及其对催化作用的影响点缺陷是指在晶格上缺少原子或者有多余的原子，造成缺陷的原因大致有三种：①机械点缺陷②电子缺陷③化学缺陷。
（2）金属催化剂不均一表面对催化作用的影响第5、7章复习思考题1、过渡金属氧化物的电子性质有哪些？①过渡金属氧化物中的金属阳离子的d电子层容易失去电子或夺取电子，具有较强的氧化还原性能。
②过渡金属氧化物具有半导体性质。
③过渡金属氧化物中金属离子的内层价轨道与外来轨道可以发生劈裂。
④过渡金属氧化物与过渡金属都可作为氧化还原反应催化剂，而前者由于其耐热性、抗毒性强，而且具有光敏、热敏、杂质敏感性，更有利于催化剂性能调变，因此应用更加广泛。
2、过渡金属氧化物的氧化还原机理是怎样的？答：过渡金属氧化物催化剂在催化氧化反应过程当中，特别是对烃类氧化反应中，反应产物中的氧往往不是直接来自气相中的氧，而是来自金属氧化物中的晶格氧，气相中的氧只是用来补充催化剂在反应中消耗的晶格氧。
其氧化还原过程为：3、晶体场对过渡金属氧化物的影响结果如何？⑴第一个峰大多在电子构型为d3（Cr2O3，MnO2）处；⑵第二个峰大多出现在电子构型为d6～d7（Co3O4）处；⑶d0、d5和d10电子构型的氧化物（TiO2、Fe2O3、MnO、CuO）几乎在所有的反应中活性最低。
4、工业催化剂的设计开发包括哪些过程？（?）1）探索阶段根据反应特点，查阅有关文献分析、理论指导等，从技术上和济济上设计并初步进行研制。
经测定、筛选、改进，确定供进一步放大研究的催化剂。
该阶段通常在实验室中进行。
一般只进行合成方法与催化剂活性、选择性的评价试验。
实验室通常是在小型的能反映催化剂本征活性的装置上进行试验。
2 ）模拟放大阶段将第一阶段筛选的催化剂取一定数量，在工业生产条件下，进行活性、选择性、寿命、再生产性等性能方面的考察，经过改进与完善，获得催化剂的全面性能数据，提出可以在工业生产规模上应用以及进行工业生产的数据。
试验通常是在一定规模的工业装置上进行（按生产条件），可在放大实验室或工业装置侧线进行。
在这阶段还应对反应动力学规律进行研究，为工业放大提供数据与资料。
3 ）工业生产阶段设计与建立工业生产的反应装置和催化剂生产车间，经过试车正式进行工业化生产。
应当特别指出的是，在上述每一个阶段中，都应十分注意经济上的可行性，进行技术与经济的全面评价与分析，否则生产上全无意义。
5、选择催化剂的方法有哪些？1 、周期表模拟：利用活性组分在元素周期表中位置，进行参考模拟。
2 、活性样板：利用具备同种活性的物质作为活性组分。
3 、主体性质：根据活性组分应该具备的催化性质，如属于固体酸、氧化还原、络合配位性质等选择。
4 、几何构型：利用反应物分子的结构不同，选择活性组分。
5 、化学吸附：利用对反应物的吸附能力及其吸附中间物种来选择活性组分。
6、原料和配料的选择原则是什么？答：（1）原料的选择:1.符合产品的性能要求；2.所含的杂质容易去除，或限定在某个范围；3.容易获得，价格便宜，易于加工；4.对环境不存在污染或经处理能除去污染（2）配料的选择原则：1.当配制成溶液时，水溶性物质可用水作为配料，但也应注意其酸性。
2.当原料不溶于水时，采用其它溶剂作为配料时，应容易除去，或者它的存在不影响催化剂的催化性能。
3.原料的配比可用重量比或原子比，关键在于准确并且符合催化剂的要求7、沉淀法和凝胶法有什么特点与不同？(1)优点：①有利于杂质的去除；②可获得活性组分分散度较高的产品；③制备多组分催化剂时，有利于组分间的紧密结合，形成适宜的活性构造；④活性组分于载体的结合较紧密，不易流失。
(2)缺点：①沉淀过程机理复杂，不易掌握；②制备多组分催化剂时，均匀度不易保证；③制造工艺流程较长，而且复杂，生产费用大。
(3)区别：凝胶法于沉淀法相比较，它能制备较为均匀的多组分催化剂，但凝胶法的设备更加庞大，费用更高。
8、浸渍法有何特点？①它可以采用已经成型的外形与大小的载体，无需再进行以后的催化剂成型操作；②浸渍法能够将一种或几种活性组分负载在载体上，活性组分都分布在载体表面上，活性组分利用率较高，用量少，这对于贵重金属意义重大；③载体的结构基本决定了所制备的催化剂的孔结构与比表面大小。
则可选择具有合适的结构和比表面的载体，以提供适合催化剂所需的各种机械与物理性能。
9、催化剂失活的原因有哪些？1）催化剂相组成的变化2）烧结:高温下，粒子发生迁移，降低表面使得体系向稳定的方向进行，从而导致催化剂烧结。
3）流失:在高温下，由于某些组分被挥发、或是由于迁移而使得活性组分流失，导致催化剂失活。
4）中毒:由于毒物的存在而使得催化剂失活.5）积炭（结焦）:高温下，反应物料由于分解、聚合等反应生成的碳或焦炭沉积在催化剂表面，使得催化剂的活性表面减少，堵塞孔道，影响活性使得其下降。
10、实验室评价催化剂的方法是怎样的？（1）催化剂制备方法考察。