贵金属催化剂课件
金属催化剂简介 ppt课件
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4.7.3 F-T（Fischer-Tropsch)合成反应
500-600K，Ni
金属Fe、Co、Ni、Rh、pptP课件d等做催化剂
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甲烷化反应的机理：
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4.7.4 催化重整工业催化剂
1 催化重整反应 （1）
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（2）
（3）
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（4） （5）
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2 催化重整催化剂
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晶粒大小对活性的影响也有能量因素
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4.5.2 结构敏感反应与结构不敏感反应
结构不敏感反应：反应速率不受晶粒大小、合 金的变化和载体性质等表面微细结构变化的影 响。主要涉及H-H、C-H或O-H键的断裂或生 成的反应。
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正己烷异构化为甲基环戊烷，正己烷芳构化为苯，新戊 烷的异构化反应-结构不敏感反应
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Cu-Ni合金 Cu含量超过60%，Ni d带空穴：0.5
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樱桃模型
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4.7 金属催化剂上的重要反应
4.7.1 加氢催化剂（了解）
1 Ni 系催化剂 骨架Ni （Renay-Ni ），是应用最广泛的一类
Ni 系加氢催化剂，例如可用于硝基化合物加氢， 腈加氢，烯键加氢，醛酮加氢以及F-T合成反 应等… 具体的制备方法
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反应热：
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好的催化剂应该是反应物在催化剂活性中心上 的吸附不要太强也不要太弱，要求E1=E2，即 q=s/2的催化剂最好，应该根据这样的q选择催 化剂，但是q数据不易获得。
工业催化3.3-金属及合金催化剂及其催化作用ppt课件
一般 d%可用于解释多晶催化剂的活性大小，但 不能说明晶面上的活性差别。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
金属晶格间距与乙烯加氢活性的关系
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4.表面原子水平的不均匀性和催化活性
金属催化剂的表面是不均匀的，存在着各种不同 类型的表面位。可用原子表面的TSK模型：即台阶 （Terrace）、梯阶（Step）、和拐折（Kink）模型。 在表面上存在的拐折、梯阶、空位、附加原子等表面 位，对催化反应而言，都是活性较高的部位。
Fcc 面心立方
Bcc 体心立方
Hcp密排六方
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头二类为主要的金属催化剂。几乎所有的金属催化剂都是过 渡金属。而过渡金属催化剂的活性组分是第Ⅷ族和第ⅠB族金属。
金属催化作用理论ppt课件.ppt
以Ni为例： Ni原子：1s22s22p63s23p64s23d84p
电子轨道没有任何相互作用
达到范德华（V.D.W）半径时，电 子轨道将要发生相互作用
RNi-Ni＜R2×VDW时，Ni原子之间将 要发生电子轨道相互作用，出现 电子轨道重叠，形成金属键。
1. 暴露表面以低表面能的晶面为主 surfaces of low surface free energy will
be more stable. The most stable surfaces are those with : • a high surface atom density • surface atoms of high coordination number
• 具体内容有：
Ⅰ、与d电子轨道有关的电子因素，即能 量因素如何影响催化剂的吸附选择性、吸附力 的强弱、催化性能等，即催化的电子论
Ⅱ、晶体结构因素（也称；几何因素）， 即（晶胞大小、晶面取向、晶粒大小、晶体表 面结构）与（吸附、催化）之间的关系，即催 化的几何论
§1、金属催化的电子论
能带理论、价键理论
1、晶胞 • 晶胞是晶体的最小重复单位，采用晶胞参数
来确定。
立方晶胞： a＝b＝c α＝β＝γ＝900
四方晶胞：a＝b≠c α＝β＝γ＝900
三斜晶胞：a≠b≠c α≠β≠γ
2、晶面 晶面：是晶体在各个方向上的截面。相同
方向的截面，不仅具有相同的二维空间结构， 而且是相互平行的，晶面间距也相等，称晶面 距。
④、 金属间化合物催化剂，如Cu3Au、 CuAu3、 Ni29Al10、 Ni15Al
• 过渡金属催化剂有二大特点： Ⅰ、在反应气氛如H2、O2气下，过渡金
贵金属电催化剂
贵金属电催化剂电催化剂是指一类能够促使某一种化学反应在电化学条件下进行的催化剂。
贵金属电催化剂是指其中含有贵金属（常见的有铂，钯，金等）的电催化剂。
由于这些贵金属催化剂具有良好的电催化性能和高催化活性，因此被广泛应用于电化学分析、电化学合成、电池制备以及化学传感等领域。
传统的制备方法是采取物理性质差异导致贵金属与载体分离的方法来制备电催化剂，但这种方法存在着制备过程复杂、成本高的缺点。
近年来，一些新的制备方法被不断地提出和发展，如微乳化学、界面反应、共沉淀还原法和溶胶-凝胶法等，它们具有制备方法简单、催化效果好的特点。
1. 高催化活性贵金属电催化剂具有高的催化活性，是因为贵金属具有较好的催化性能。
例如，铂的催化能力非常强，可以催化氢气、乙烯等反应。
铑的催化能力也非常好，可以催化氢气、甲醛等反应。
2. 良好的稳定性贵金属电催化剂具有良好的稳定性，在环境中不容易氧化、腐蚀。
这使得贵金属电催化剂在催化反应过程中较难发生变化，也使得催化剂的使用寿命变得更长。
3. 可重复性好4. 可调性强贵金属电催化剂的活性可以随着催化剂中贵金属的含量、电子结构和晶体形貌等因素的变化而发生改变，因此具有较强的调节作用。
这种特性可以利用贵金属电催化剂来实现在不同条件下的催化效果的优化。
1. 电池制备贵金属电催化剂的催化效果非常好，可以被用来构造电化学电池。
例如，利用铂电催化剂可以制备出高效高能量密度的燃料电池。
2. 电化学传感贵金属电催化剂可以被用来促进各种化学反应的进行，从而实现电化学合成。
例如，利用铑电催化剂可以实现在室温下催化有机合成反应。
4. 环境保护贵金属电催化剂可以被用来减少化学反应过程产生的废物和排放物，从而达到环境保护的目的。
例如，利用银电催化剂可以实现高效的有机废水处理。
总之，贵金属电催化剂在包括能源、材料、环境等众多领域有重要应用，将会有更多的应用，为我们的生活带来更多的便利和贡献。
贵金属催化剂 烷烃脱氢催化剂
贵金属催化剂烷烃脱氢催化剂
贵金属催化剂是一类以贵金属（如铂、钯、铑等）为活性组分
的催化剂，常用于烷烃脱氢反应中。
烷烃脱氢是一种重要的化学反应，通过贵金属催化剂可以将烷烃（如甲烷、乙烷等）转化为烯烃（如乙烯、丙烯等）。
贵金属催化剂在烷烃脱氢反应中发挥着关键作用。
贵金属（如铂）具有良好的催化活性和选择性，能够促进烷烃分子内部的氢原
子脱除，形成烯烃。
此外，贵金属催化剂还能够抑制副反应的发生，提高反应的选择性，从而提高了烯烃的产率。
除了活性组分外，贵金属催化剂还包括载体和助剂。
载体可以
提高催化剂的稳定性和分散性，助剂则可以调节催化剂的表面性质，影响反应过程中的吸附和解吸附过程，从而影响催化性能。
在工业上，烷烃脱氢催化剂的研究和应用具有重要意义。
烯烃
是许多化工产品的重要原料，而烷烃脱氢反应是烯烃的主要生产途
径之一。
因此，贵金属催化剂在烷烃脱氢反应中的应用对于化工工
业具有重要的经济意义。
总的来说，贵金属催化剂在烷烃脱氢反应中发挥着重要作用，通过提高反应的选择性和产率，为烯烃的生产提供了重要的技术支持。
同时，对贵金属催化剂的研究和开发也具有重要的科学意义和工业应用前景。
贵金属催化剂ppt课件
五．贵金属催化剂的组成
(1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
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(2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔 陶瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的 制备方法。
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一． 贵金属催化剂的简史
1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接 触法制造硫酸．
1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质
汽油； 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸
用铑络合物催化剂。 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
辅以钯、铑)大量推广应用．
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二．贵金属催化剂主要性能指标
(1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。 (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ． (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保
持其活性及选择性不变的能力．
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六．贵金属催化剂制备方法
(1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化
学法获得所需化合物及有机络合物。
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(2)多相催化 多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)
的制备是先用火法熔炼制成合金，然后 经拉丝、织网而成。
纳米贵金属催化剂的制备及其在催化加氢中的应用课件
离子交换－还原法制得的贵金属催化剂粒子特征
样品
还原态 氧化态
Pd-Au
Pt-Au
Au Pd Pt 80/20 60/40 80/20 60/40
3.4 1.9 1.6 2.6 2.7 2.9 3.3
3.9 1.8 1.6 2.6 2.7 3.2 2.5
还原态指还原后未经任何热处理，氧化态指样品还原后于573K的O2 中处理一定时间
3 nm: Only 1,300 atoms per particle
纳米粒子尺寸的严格控制： 精确调控催化剂的活性、选择性；
节省制备成本
负载型纳米贵金属催化剂的制备
(i) 离子交换-还原法 —— 分子筛是一类性能优越的金属催化剂载体，
将贵金属离子通过离子交换引入分子筛表面或孔笼表面，经过还原处理即 可转化为负载型纳米贵金属催化剂。
二烯烃、炔烃选择加氢制单烯烃 乙烯选择氧化制环氧乙烷， 甲烷氨氧化制氢氰 酸甲醇选择氧化制甲醛，芳烃烷基化 CO低温氧化 烃类选择性氧化 F-T合成反应 烃类的燃烧
烯烃、芳烃、醛、酮、不饱和硝基物、硝基芳烃的选择性加氢 环烯烃、环烷烃脱氢反应、植物油加氢精制、甲醇合成、烃类氧化 烯烃、二烯烃、炔烃选择加氢 醛、酮、萘的加氢 环烷烃、环烯烃、 环烷醇、环烷酮、烷烃的脱氢 烃类深度氧化与燃烧；尾气催化净化， Nox 催化还原、 SO2催化氧化 石油催化重整，醛、酮脱羰基化 烯烃选择性加氢、 F-T合成反应、烃类羰基化反应；汽车尾气催化净化， 加氢甲酰化反应，烃类重整反应
(iv)纳米粒子直接胶化法—— 将预先制备的一定粒度的贵金属(如Au)纳
米粒子钝化(用有机分子如烷基硫醇或吡咯烷基硫醇)保护后，直接投入载体的前 驱体溶液中，然后进行胶化或沉淀，经过洗涤，干燥和焙烧，制备成芯－壳型纳米 粒子催化剂。这种纳米贵金属催化剂具有多孔性，纳米金属粒子分散均匀，粒度可 控制性强，制备方便。
贵金属催化剂简介演示
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贵金属催化剂的特性和优势
贵金属催化剂的定义和组成
01
定义
贵金属催化剂是一种以贵金属（如铂、钯、铑等 ）为主要活性组分的催化剂。
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组成
通常贵金属催化剂由贵金属元素与一种或多种载 体材料（如氧化铝、碳黑、分子筛等）组成。
贵金属催化剂的特性
01 高活性
贵金属催化剂具有极高的催化活性，能够加速许 多重要化学反应的速度。
03 溶胶凝胶法
将贵金属前驱体溶于溶胶中，经过凝胶化、干燥 、还原等步骤得到贵金属催化剂。此方法可制备 具有特定孔结构和比表面积的催化剂。
贵金属催化剂的表征技术
X射线衍射（XRD）
扫描电子显微镜（SEM）
通过X射线衍射图谱分析催化剂的晶体结构 和晶粒尺寸。
观察催化剂的表面形貌和粒径分布。
透射电子显微镜（TEM）
03
烃类裂解
贵金属催化剂如铂、钯等 ，在烃类裂解过程中具有 高催化活性，能够提高裂 解选择性和产物收率。
燃油加氢
贵金属催化剂在燃油加氢 过程中，能够降低硫含量 、改善燃油品质，提高发 动机性能。
烯烃合成
通过贵金属催化剂的作用 ，能够实现烯烃的高效合 成，满足石化工业对原料 的需求。
贵金属催化剂在环保领域的应用
粒径效应
贵金属催化剂的粒径大小对催化性能有显著影响。一般来说，粒径越小，催化剂的比表面 积越大，活性位点暴露越多，催化性能越好。然而，粒径过小可能导致团聚现象，反而降 低催化性能。因此，需要选择合适的粒径以实现最佳催化效果。
贵金属催化剂的应用案例和
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研究进展
贵金属催化剂在石油化工中的应用
01
02
作用
催化剂能够降低反应的能量障碍，使得反应在更低的能 量下即可进行，从而加速反应速率。同时，由于催化剂 本身不被消耗，因此只需少量催化剂即可对反应产生显 著影响。
有机贵金属催化剂
有机贵金属催化剂
有机贵金属催化剂，如铂、钯、铑、银、钌等，是化学领域中的重要组成部分。
这些催化剂之所以重要，是因为它们的d电子轨道未填满，这使得它们表面容易吸附反应物，并且强度适中，从而有利于形成中间“活性化合物”，因此具有较高的催化活性。
同时，这些贵金属催化剂还具备耐高温、抗氧化和耐腐蚀等特性，使其成为许多化学反应中最关键的催化剂材料。
铂和铑是应用最广泛的贵金属催化剂。
例如，铂催化剂在化工、石油精炼、汽车尾气处理等领域都有广泛的应用。
而铑催化剂则在有机合成和化学反应中发挥着重要作用，特别是在催化烯烃和烷基化合物的反应、氢化、酰基化、环氧化和氧化等反应中。
在有机合成中，铑催化剂通常以铑配合物的形式存在，其中铑原子被配体包围。
这些配体的选择对催化剂的活性和选择性具有重要影响。
近年来，新的铑配体的设计和合成已经极大地提高了铑催化剂的活性和选择性，例如，以磷配体和氮配体为基础的铑催化剂已被广泛研究和应用。
除了铑和铂，银、钯等其他贵金属也在催化剂领域有着广泛的应用。
这些催化剂的开发和应用已经历了百余年的历史，其发展势头长盛不衰。
总的来说，有机贵金属催化剂在化学反应中起着关键作用，它们的活性和选择性直接影响到反应的效率和产物的质量。
因此，研究和开发更高效、更可控的贵金属催化剂一直是化学领域的重要课题。
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贵金属催化剂
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六．贵金属催化剂制备方法
• (1)均相催化 均相催化用催化剂的制备主要是用化学法获得所需化合物及
有机络合物。
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• (2)多相催化
多相催化用无载体催化剂(如Pt-Rh网)的制 备是先用火法熔炼制成合金，然后经拉丝、织 网而成。
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(3)载体催化剂
载体催化剂的制备较为复杂，一般是将载体原料经配料、 成形、烧成等工艺过程加工成一定形状(如球状、柱状、蜂窝状)， 然后用浸渍法加载贵金属活性组分及助催化剂，最后经还原焙烧 而成。
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五．贵金属催化剂的组成
• (1) 均相催化剂 均相催化剂的组成较单纯，通常为某种化合
物。
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• (2)多相催化
多相催化用负载型催化剂的组成较复杂， 通常由活性金属组分、助催化剂及载体组成。 助催化剂是添加到催化剂中的少量物质，它本 身无活性或活性很小，但能改善催化剂的性能。 载体是催化剂活性组分的分散剂或支持物。载 体的主要作用是增加催化剂的有效表面，提供 合适的孔结构，保证足够的机械强度和热稳定 性。常用的催化剂载体有Al2O3、SiO2，多孔陶 瓷、活性炭等。不同类型的催化剂有不同的制 备方法。
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贵金属催化剂
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• (2)按载体的形状，负载型催化剂又可分为微粒状、球状、柱状及 蜂窝状。
• (3)按催化剂的主要活性金属分类，常用的有：银催化剂、铂催化 剂、钯催化剂和铑催化剂。
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四．贵金属催化剂的应用
• 贵金属催化剂以其优良的活性、选择性及稳定 性而倍受重视，广泛用于加氢、脱氢、氧化、 还原、异构化、芳构化、裂化、合成等反应， 在化工、石油精制、石油化学、医药、环保及 新能源等领域起着非常重要的作用 ．
贵金属催化剂
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• 1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸； • 1937年,Ag／Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷； • 1949年，Pt／Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽
油； • 1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛； • 到本世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用
铑络合物催化剂。 • 从1974年起，汽车排气净化用贵金属催化剂(以铂为主，
贵金属催化剂
贵金属催化剂
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什么是贵金属催化剂?
• 贵金属催化剂(precious metal catalyst)一种能改变化学反应速度而 本身又不参与反应的贵金属材料。
• 几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、 钌等，其中尤以铂、铑应用最广。
贵金属催化剂
贵金属作为催化剂的机理
辅以钯、铑)大量推广应用．
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二．贵金属催化剂主要性能指标
• (1)活性----衡量催化剂效能大小的标准。
• (2)选择性----指催化剂作用的专一性 ．
• (3)稳定性-----指催化剂在使用过程中保 持其活性及选择性不变的能力．
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三．贵金属催化剂分类
• (1)按催化反应类别，贵金属催化剂可分为均相 催化用和多相催化用两大类。 均相催化用催化剂通常为可溶性化合物(盐 或络合物)，如氯化钯、氯化铑、醋酸钯、羰基 铑、三苯膦羰基铑等。多相催化用催化剂为不 溶性固体物，其主要形态为金属丝网态和多孔 无机载体负载金属态。金属丝网催化剂(如铂网、 银网)的应用范围及用量有限。绝大多数多相催 化剂为载体负载贵金属型，如Pt／A12O3、Pd ／C、Ag／Al2O3、Rh／SiO2、Pt-Pd／Al2O3、 Pt-Rh／Al2O3等。在全部催化反应过程中，多 相催化反应占80％～90％。
• 这是因为它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强 度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同 时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要 的催化剂材料。
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一． 贵金属催化剂的简史
• 1831年英国菲利普斯(philips)提出以铂为催化剂的接触 法制造硫酸．