工业催化考试复习

1.催化剂的作用

催化剂能加快化学反应速度，但它本身不因化学的结果而消耗，它也不会改变反应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

3.均相催化

所有反应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。

4.多相催化

催化剂与反应物处于不同的相，催化剂和反应物有相界面将其隔开。如气液、液液、液固、气固、气液固。

5.简述多相催化反应过程包括的五个过程。

反应物向催化剂表面扩散

反应物向催化剂表面吸附

被吸附的反应物在表面上迁移、化学重排和反应

产物由催化剂表面上脱附

产物离开催化剂周围的介质扩散

6.烧结

粉状或粒状物料经加热至一定温度范围而固结的过程

7.选择性

转化为目的的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量

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：

9.简述化学吸附的单层与物理吸附的单层的不同之处

化学吸附的单层吸附量，即为占领吸附剂的所有吸附部分所需的吸附质的量，而吸附质的吸附部位则是由吸附剂的结构和吸附物的化学性质所决定的。物理吸附的单层吸附量，则是分子式以密集排列的形式，以完全的单层分子遮盖表面所需的吸附质的量

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型氧化物的电导则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，则此氧化物为p型，相反则为n型。

11.在n型和p型半导体催化剂中加入施主杂质，其电导率和逸出功有何变化？

N型半导体催化剂加入施主杂质后，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，加入施主杂质后，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型半导体催化剂加入施主杂质后，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，加入施主杂质后，使得自由空穴减少，故导电率降低，逸出功也降低。

13.延长催化剂寿命的方法有哪些？

1）剂组分的挥发、烧结等问题

2）适宜的载体，若选择导热性好的载体，可防止局部过热及机械损耗

3）载金属催化剂，在制备过程中注意金属组分的分散度，若过分分散，则耐毒性差，且易

失活

4）反应器传热要好，用多段催化剂床使各段催化剂床负荷均匀

5）燃料钝化

14.简述金属催化剂的毒物的种类

1)第一类是V族和VI族元素的具有未共享电子对的非金属化合物，毒性的程度取决于空的价轨或未共享电子对的可利用性

2）第二类是金属离子，这些金属离子具有已占用的d轨，并且d轨上有与金属催化剂的空轨道结合的电子

3)第三类是不饱和化合物，由于它分子中的不饱和键能提供电子与金属催化剂的d轨成键，使催化剂中毒

15.什么是d带空穴？它与金属催化剂的化学吸附和催化性能之间的关系是什么？

金属的d带中某些能级未被充满，可看作d带中的空穴，称为d带空穴

有d带的空穴，就能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，生成表面中间的物种，具有催化性能。D带空穴愈多，未配对的d电子愈多，对反应分子的化学吸附也越强。

催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这就要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力。过渡金属的d空穴正是具有这种特性，然而对一定的反应，要求催化剂具有一定的d空穴，而不是越多越好。

16.催化剂的稳定性

根据催化剂的定义，催化剂在反应前后的性质是不变的。但实际上，催化剂在使用过程中、其活性和选择性都会逐渐下降，影响催化剂稳定性的原因是各种各样的，催化剂的稳定性和分为：

1）耐热稳定性：一种良好的催化剂，应能在高温苛刻的反应条件下长期具有一定水平的催化性能。这就要求催化剂在剧烈放热或吸热的反应过程中有良好的导热性能：有较高的热容量，有在较宽温度范围内的耐热性

2）抗毒稳定性：催化剂对少量杂质毒化的抵制能力称为催化剂的抗毒稳定性。各种催化剂对各种杂质有不同的抗毒稳定性。同一种催化剂对同一种杂质在不同的反应条件下，也有不同的抗毒稳定性

3）活性组分的流失：催化剂组成中的某个或某些活性组分，在长期使用过程中发生升华或者发生化学反应，形成有一定蒸汽压的化合物而逐渐流失，致使催化剂的功能下降，谓活性组分的流失

17.助催化剂

本身无活性或活性较小，加入少量后，可大大提高催化剂的活性、选择性、寿命、稳定性等性能的物质，它由可以区分为：

1）结构性助剂：改变活性组分的物理性能

2）调变性助剂：改变活性组分的电子结构来提高活性组分的活性和选择性等的物质

3）毒化型助剂：毒化有害的活性中心，消除其所造成的副反应，从而提高目的产物的选择性和催化剂的稳定性

4）扩散性助剂：改善催化剂的孔结构，提高体相内活性组分的利用率

18.分子筛择形催化有哪四种不同形式

1）反应物的择形催化

2）产物的择形催化

3）过渡状态限制的择形催化

4）分子交通控制的择形催化

填空

1.在评价一个催化剂时，通常认为有四个最重要的因素，他们分别是：活性，选择性，寿命与价格。

2.催化剂失活的化学原因主要有结焦、金属污染和毒物吸附。

3.在多组分固体催化剂中，各种组分起不同的作用，大体分为三类，它们是活性组分、载体和助催化剂。

4.按照催化应体系物相的均一性分类，包括均相催化、多相催化和助催化。

5.一个工业上有成效的催化物一般需综合考虑具活性、选择性、稳定性和良好的流体流动性。

6.活性组分按其导电性可分为：金属、半导体和绝缘体三类。

7.化学吸附是指分子或原子化学吸附时的化学状态、电子结构、几何构型。

8.金属元素的单质结构形成有立方面心、立方体心、六方堆积。

9.在催化剂制备中，将氧化物分散于大表面积载体的方法有沉淀、吸附、离子交换和浸渍。

10.催化剂的寿命曲线一般可分为三个部分：成熟期、稳定期、衰老期。

11.n型氧化物的电导由导带中的电子数决定；而p型氧化物的电导则由价带中的正穴数所决定。

12.根据吸附剂与吸附质的作用力不同，将吸附分为物理吸附和化学吸附两类，化学吸附按活化能大小可又分为活化吸附和非活化吸附。

13.物理吸附可以达到多层吸附；而化学吸附只能单层吸附。

14.金属盐的沉淀过程分为三个阶段进行，即为过饱和、成核和长大。

15.粉状或粒状物料经加热到一定范围而固结的过程称为烧结。

16.相转变和相分离的结果引起催化剂失活的主要表现在：活性和选择性的改变，以及催化强度的下降。

17.催化剂经过一定处理又恢复了活性，这一过程称为催化剂的再生。

18.不饱和烃的不离解吸附的吸附状态分为：

19反应前后，键能和由大变小则吸热，由小变大则放热。

20.根据吸附质与吸附剂之间的电子云分配不同，吸附键可分为共价键、离子键、极性键。

21.离解化学吸附时，视吸附物单键断开的形式可分为均裂、非均裂。

22.活性组分按基导电性可分为：金属、半导体、绝缘体。

23.分散度也称暴露百分比，它显然和微晶的大小直接相关。

24.物理吸附的作用力是范德华力，化学吸附作用力是价键力；物理吸附是非选择性的，化学吸附是有选择性的。

25影响吸附质与吸附剂之间化学作用力主要因素有电子因素和几何因素。

26.在半导体氧化物上进行的化学吸附中，造成载流子数目减少的吸附为消耗性化学吸附，使半导体的电导下降；造成载流子数目增加的吸附为累积化学吸附，使半导体的电导增加。

27.分子筛催化剂的择形催化作用有反应物择形催化、过渡态限制择形催化、产物择形催化和分子交通控制择形催化。

28.负载型催化剂一般是由活性组分和载体组成。

29.催化剂的机械强度、比表面积和孔结构一般由载体决定。

30.催化剂改变是反应的反应速率、活化能、平衡时间、反应途径。

31.硅铝分子筛中硅原子以硅氧四面体存在。

32.催化剂制备方法包括沉淀法、浸渍法、离子交换法和混合法。

33.载体的孔结构决定催化剂的孔结构。

34.催化剂改变反应的平衡时间。

35.催化剂的强度一般由载体来决定。

36.助催化剂不但影响活性组分，还影响载体的性能。