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过渡金属氧化物催化剂及其催化作用

过渡金属氧化物催化剂及其催化作用
超声合成法
利用超声波的空化作用产生的局部高温高压 环境,促进反应物之间的化学反应,从而合 成催化剂。这种方法可以得到粒径小、分布 均匀的催化剂,且反应条件温和。
制备条件对性能影响
温度
制备过程中的温度会影响催化剂的晶型、粒径和比表面积等性质。一般来说,较高的温度 有利于形成结晶度好、粒径较大的催化剂,而较低的温度则有利于形成无定形或微晶结构 、粒径较小的催化剂。
化性能。
多功能复合型催化剂开发前景
光催化与电催化结合
开发具有光催化和电催化双重功能的复合型催化剂,提高能源转 化效率。
催化剂载体优化
研究高效、稳定的催化剂载体,提高催化剂的分散度和活性组分利 用率。
多相催化与均相催化融合
探索多相催化和均相催化的融合策略,实现高效、高选择性的催化 反应。
环境友好型催化剂需求及挑战
感谢您的观看
催化剂分类
根据催化剂与反应物的相互作用方式,可分为均相催化剂和多相催化剂。均相 催化剂与反应物处于同一物相中,而多相催化剂则与反应物处于不同物相。
催化剂在化学反应中作用
降低活化能
01
催化剂通过提供新的反应路径,使反应物分子更容易达到活化
状态,从而降低反应的活化能。
加速反应速率
02
由于活化能的降低,反应物分子更容易发生有效碰撞,从而加
粒径和形貌
催化剂的粒径和形貌影响其比表面积、孔结构和 活性位点分布,进而对催化性能产生重要影响。
表面性质和电子性质分析
表面吸附性能
过渡金属氧化物催化剂表面具有丰富的吸附位点,可吸附反应物分 子并活化,从而促进催化反应的进行。
氧化还原性能
过渡金属元素具有多变的价态,使得催化剂具有良好的氧化还原性 能。这种性能在催化氧化还原反应中起到关键作用。

过渡金属氧化物催化理论PPT课件

过渡金属氧化物催化理论PPT课件
主要内容
Page 1
1 半导体的形成与能带理论 2 氧化物催化剂的电子催化理论 3 氧化物催化剂的表面与催化性能 4 烃类的催化氧化理论 5 乙烯丙烯氧化及催化剂
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三. 氧化物催化剂的表面与催化性能
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四. 氧化物催化剂的表面与催化性能
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四. 氧化物催化剂的表面与催化性能
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四. 氧化物催化剂的表面与催化性能
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四. 氧化物催化剂的表面与催化性能
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主要内容
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1 半导体的形成与能带理论 2 氧化物催化剂的电子催化理论 3 半导体催化剂结构 4 氧化物催化剂的表面与催化性能 5 烃类的催化氧化理论 6 乙烯丙烯氧化及催化剂
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三、半导体催化剂的结构
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• 单组分金属氧化物
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主要内容
1 半导体的形成与能带理论 2 氧化物催化剂的电子催化理论 3 氧化物催化剂的表面与催化性能 4 烃类的催化氧化理论 5 乙烯丙烯氧化及催化剂

工业催化3.3-金属及合金催化剂及其催化作用ppt课件

工业催化3.3-金属及合金催化剂及其催化作用ppt课件
d% 不仅以电子因素关联金属催化剂的活性,而 且还可以原子间距和格子的空间几何因素去关联。因 为金属晶格的单键原子半径与 d% 有直接关系。
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

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一、能带理论与催化 1、 能带理论 • 能带的形成
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

催化剂及其催化作用概述ppt课件

催化剂及其催化作用概述ppt课件
➢ (2)负载型杂多酸固体酸催化剂。
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

过渡金属氧(硫 )化物催化剂及其催化作用

过渡金属氧(硫 )化物催化剂及其催化作用

5.4 过渡金属氧化物催化剂的氧化-还原机理
金属氧化物催化剂氧化还原机理 (选择性氧化(部分氧化))
晶体配位场理论
八面体场
△为分离能
对于不同的配位体场下d能级分裂
成对能与分离能关系
晶体场稳定化能(CFSE)
吸附NiO表面配位数发生变化
A)正方锥→正八面体,B)正四面体→ 正方锥→ 正八 面体,C)平面三角→正方锥→正八面体
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第5章 过渡金属氧(硫 ) 化物催化剂及其催化作用
过渡金属氧化物、硫化物(半导体)催化剂
过渡金属氧化物、硫化物多属半导体类型, 本章用半导体能带理论来说明这类催化剂 的催化特性。将半导体的导电率、电子逸 出功与催化活性相关联,解释这类催化剂 的催化作用。
5.1 过渡金属氧化物催化剂的应用及其特点
本征半导体中,EF在满带 和导带之间;
N型半导体中,EF在施主能 级和导带之间;
P型半导体中,EF在受主能 级和满带之间。
电子逸出功由
电子逸出功:将一个具有平均位能的电子从固体 内部拉到固体外部所需的最低能量。
1、半导体费米能级与逸出功的关系
φ
φ
EF
φ
EF
施主
受主
EF
本征
n
p
2、杂质对半导体催化剂的影响
由于过渡金属氧化物催化剂具有半导体性质,因 此又称为半导体催化剂。
1、半导体催化剂类型:
过渡金属氧化物:ZnO,NiO,WO3,Cr2O3, MnO2,MoO3.V2O5,Fe3O4,CuO等;
过渡金属复合氧化物:V2O5—MoO3,MoO3- Bi2O3等;
某些硫化物 如MoS2,CoS2等
(2) 低价正离子同晶取代

工业催化原理ppt课件

工业催化原理ppt课件
CFSE对催化作用的影响
➢ 对六配位的八面体按SN-1机理进行反应时将形成 五配位中间过渡态构型。按SN-2机理进行时将形 成七配位的中间过渡态构型。
按配位场理论进行的过渡金属氧化物
催化过程
如果我们把吸附物当作配位体,多相催化过程可 以看作是均相配位(络合)催化过程的一个特例。
这样多相反应过程的吸附过程可以引起(稳定化 能)CFSE的变化。如在岩盐型结构氧化物(100) 表面金属离子的配位构型 退过吸附会从正方锥体 五配位变成八面体(六配位)。按SN-1机理吸附 作用对弱场中电子构型为d3和d8离子CFSE是有 利的。相反对反应物脱附来说则弱场中的d4和d9 离子和对强场中的d2,d7,d9离子有利。
B)对于施电子气体吸附(以H2为例)
➢ 对于H2来说,不论在n型还是p型氧化物上以正离 子(H+)吸附于表面,在表面形成正电荷,起施主 作用。
吸附气 半导体类 吸附物种 吸附剂 吸附位
EF


受电子 气体 (O2)
N型 V2O5)
O2→O2O-,O22-,O2-
P型 Cu2O
O2→O2O-,O22-,O2-
晶体场稳定化能(CFSE)
晶体场稳定化能(CFSE)
➢ d电子处于未分裂的d轨道的总能量和它们进入分 裂的d轨道的总能之差。即d电子从未分裂的d轨 道进入分裂后的d轨道后产生的总能量下降值。
➢ 这种由于中心离子(或原子)d轨道的分离,给予 氧化物(络合物)额外的稳定能,称这种能量为 稳定化能(CFSE)
半导体催化剂化学吸附与催化作用
1、化学吸附 A)受电子气体吸附(以O2为例) (1)在n型半导体上吸附
O2电负性大,容易夺导带电子,随氧压增大而使 导带中自由电子减少,导电率下降。另一方面在 表面形成的负电层不利于电子进一步转移,结果 是氧在表面吸附是有限的。

6 金属氧化物催化剂汇总

6 金属氧化物催化剂汇总
Catalysis Chemistry
6. 过渡金属氧化物催化剂 及其催化作用
6.1 催化剂的应用

主要催化氧化还原性反应
催化剂主要是过渡族元素 IV B~VIII B和 IB、 IIB副族元素的氧化物。而且催化剂多 由两种或多种氧化物组成。
这些氧化物具有半导体性质,所以又称氧 化物催化剂为半导体催化剂。 为什么这些氧化物能用于氧化还原型催化反 应呢?
Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+
Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2-
(2) 用高价离子取代晶格中正离子
(3)通过向氧化物晶格间隙掺入电 负性小的杂质原子 Li + Zn 2+ Li+ + Zn+
P type
6.2 过渡金属氧化物催化剂的电子特性

金属氧化物中金属阳离子的d电子容易失 去或得到电子 过渡金属氧化物多具有半导体性质


6.3 Theory of semiconductor energy belt
6.3.1 Energy belt
2个Na+ N个Na 2×3S1 N×3S1
Back
5-10eV
Back
吸量大, 且使导电率升高.
Reaction [加氢,脱氢]
6.5.2 On p-type
Adsorption
(1) 吸附氧(O 2-)
吸量大, 且使电导率升高。
(2)吸附氢 ( H+ )
吸量小, 且使导电率下降.
Reaction [氧化]

催化作用与催化剂PPT课件

催化作用与催化剂PPT课件
• 载体有天然的和人工合成的,可划分为低比表 面和高比表面两大类。
• 载体关系到催化剂的活性、选择性、热稳定性、 机械强度,也关系到催化过程的传质特性。
载体的功能
1、提供有效的表面和合适的孔结构; 2、增强催化剂的机械强度; 3、改善催化剂的热稳定性; 4、减少活性组分的含量; 5、提供附加的活性中心; 6、与活性组分之间的溢流现象和强相互作
反应物
催化剂对反应具有选择性
-实例
催化剂及反应条件
产物
CO+H2
Rh/Pt/SiO2,573K,7×105Pa Cu-Zn-O,Zn-Cr-O,573K, 1.0133×107~ 2.0266×107Pa
Rh络合物,473~573K, 5.0665×107~ 3.0399×108Pa
Cu,Zn,493K, 3×106Pa
合成氨的反应中,铁系催化剂可以单独作为主催化 剂,已成功工业化数十年,近年的研究证明,使用 Mo-Fe合金更好,合金中Mo含量在80%时其活性比 单独的Fe或Mo都高,这里Mo就是主催化剂,而Fe反 倒成了共催化剂
助催化剂(promoter)
• 助催化剂是加到催化剂中的少量物质 (<5~10%) ,是催化剂的辅助成分,本身没有 催化活性或活性很小。
本章主要内容
1
催化作用的定义
2
催化作用的特征
3
催化剂的组成
催化剂分类 4
催化剂的反应性性能及对工业催
5
化剂的要求
1
催化作用的定义
Catalysis: 1835~1836年,瑞典学者J.J.Berzelius提出,“cata” 意思是“down”,而“lysis”为动词,意思是分裂或者破坏,当时认 为:“一种催化剂是破坏阻碍化学反应进行的正常力。

过渡金属氧化物催化剂及其催化作用141页PPT

过渡金属氧化物催化剂及其催化作用141页PPT
过渡金属氧化物催化剂及其 催化作用
41、实际上,我们想要的不是针对犯 罪的法 律,而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民,就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律,法律受制于情 理。— —托·富 勒
拉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
60、生活的道路一旦选定,就要勇敢地 走到底 ,决不 回头。 ——左
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ,而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
56、书不仅是生活,而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次,但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许,为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处, 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿

过渡金属配合物催化剂及其相关催化过程ppt课件

过渡金属配合物催化剂及其相关催化过程ppt课件

一、过渡金属配合物种的化学键
四类配体:
4)配体同时提供一个充满的成键轨道和一个空的反键 轨道,与金属的相应轨道作用。配体的成键轨道与金 属的空轨道作用,形成/ 键;配体空的反键轨道与 金属的充满轨道作用,形成键。如CO、烯烃、磷化
氢等。
一、过渡金属配合物种的化学键
一、过渡金属配合物种的化学键
插入反应:一个原子或分子插入两个初始键合的金
属-配体间。
烯烃向金属-烷基间的插入反应假定机理:
三、相关催化过程
烯烃加氢
能够活化氢的的金属配合物: RuCl63-;Co(CN)53-;RhCl(PPh3)3(即Wilkinson配合物, 对均相催化加氢非常有效)
三、相关催化过程
烯烃加氢
这类催化剂在加氢反应中 的作用为:
二、有机金属配合物的反应与催化反应
氧化加成:配体加成至金属原子并使价态升高的反
应(如H2对配合物的加成)。
氧化加成要求金属周围有两个空配位点,并且金属具 有差值为2 的两种氧化态,比如金属Rh。H2、HI和 CH3I等可以发生氧化加成反应。
二、有机金属配合物的反应与催化反应
插入反应:一个原子或分子插入两个初始键合的金
三、相关催化过程
乙烯氧化制乙醛——Wacker过程
4)在反应体系中直接加入乙醇,有乙醇转化为醛的速率要 比乙烯直接氧化得到醛的速率慢得多,这说明乙烯氧化为乙 醛不是以乙醇作为中间产物; 5)用重水所作的实验表明,所得乙醛分子中不含有D,说明 乙醛中的四个H全部来自乙烯内部; 6)动力学研究表明,插入反应是速控步,根据这一速控步 骤的机理可以导出总反应速率方程
C2H4 PdCl2 H2O CH3CHO Pd 2HCl
2)Pd(0)被氧化为Pd(II),Cu2+还原为Cu+:

催化剂与催化作用优秀课件

催化剂与催化作用优秀课件
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• 催化剂的基本特性
– 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)
N2 + 2*
2N* Key
1/2N2 + 3/2H2
NH3
H2 + 2* N* + H*
2H* NH* + *
E非 能 量
E1
Fe催化反应速率= 3×1013 非催化反应速率 ( 500℃ 常压 ) 吸附
NO催化SO2氧化为SO3 硫酸催化乙酸与乙醇酯化
负载型钯催化乙炔选择加氢 Ziegler-Natta催化剂催化丙
烯聚合 贵金属催化硝基苯加氢 PdCl2-CuCl2水溶液催化乙
烯与氧气反应成乙醛
催化剂与催化作用优秀课件
按反应类型进行分类
反应类型 加氢 脱氢 氧化
羰基化 聚合 卤化 裂解 水合
烷基化,异构化
主要功能:活性
催化剂
载体: 高熔点氧化物 硅胶、粘土、活性炭等
主要功能: 高表面积、多孔性、 机械强度、热稳定性、 双功能(附加活性中心)
助催化剂
助催化剂: 金属、非金属等 主要功能: 对活性组分/载体改性
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➢ Bulk catalyst ➢ Supported catalyst
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➢ 电子助催化剂:改变活性组分的电子结构,从而影响反应分子的化学吸 附和反应活化能,提高催化活性和选择性
氨合成催化剂:Fe - K2O - Al2O3 K2O 为电子助催化剂(过渡元素Fe有d空轨道,电子授体K2O将 电子传给Fe,使Fe原子的电子密度增加,改变N ≡N 的 π键合, 离解能大大下降)
C2H4 + 3 O2

金属氧化物催化剂及其催化作用 ppt课件

金属氧化物催化剂及其催化作用  ppt课件
❖ 组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物; ❖ 组分与组分之间可能有相互作用,相互作用情况常因条
件而异; ❖ 复合氧化物常是多相共存, 如MoO3-Bi2O3,就有-,-
,-相。
第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 金属氧化物催化剂
思考题:为什么金属氧化物催化剂中最少有一个 组分是过渡金属氧化物?
氧 化 脱 氢
C C 4 4 H H 8 8 + + 3 O 1 2 2 O 2C 4 H C 2 4 O H 3 6 + + 3 H H 2 2 O O PV-2SOn5--BPi2氧O5化-T物iO2
C6H6+ 9 2O2 C4H2O3+2H2O+2CO2
V2O5-(Ag, Si, Ni, P)等 氧化物,Al2O3
聚 合
n ( C 2 H 4 ) ( C 2 H 4 ) n 中 等 聚 合 C(r少2O量3-S)iO2-Al2O3
与 加 3 C 2 H 4 C 6 H 6 (苯 )
Nb2O5-SiO2

主催化剂 助催化剂
MoO3 MoO3
Co3O4-NiO(Al2O3 载体)
MoO3 Co3O4(Al2O3载体) Cr2O3 SiO2-Al2O3(少量)
K2SO4 ( 硅 藻 土 载 体)
P2O5-Fe2O3-Co2O3
第四节 金属氧化物催化剂及其催化作用 金属氧化物催化剂
过渡金属氧化物催化剂的工业应用(2)
反应 类型
催化主反应式
催化剂
主催化剂
助催化剂
C 4 H 1 0 + O 2C 4 H 6 + 2 H 2 O P-Sn-Bi氧化物
Sn-Bi氧化物 P2O5

第5章过渡金属氧硫化物催化剂及其催化作用ppt课件

第5章过渡金属氧硫化物催化剂及其催化作用ppt课件
n型半导体生成条件
1)非化学计量比化合物中含有过量的金属原子可生成n型半导体。 2)氧缺位 3)高价离子取代晶格中的正离子 4)引入电负性小的原子。
P型半导体生成条件
1)非化学计量比氧化物中出现正离子缺位。 2)用低价正电离子取代晶格中正离子。 3)向晶格掺入电负性大的间隙原子。
5.2. 金属氧化物中的缺陷和半导体性质
-Bi2O3的晶体结构
5.1. 过渡金属氧(硫)化物催化物的应用及氧化物类型
3. MO2型: 三种结构主要取决于阳离子M4+同氧离子O2-的半径比 r(M4+)/r(O2-)
萤石型:r(M4+)/r(O2-) 较大 例子:ZrO2、HFO2、CeO2、ThO2、VO2。
金红石型: r(M4+)/r(O2-) 其次 例子:TiO2、VO2、CrO2、MoO2、WO2、MnO2等。
5.2. 金属氧化物中的缺陷和半导体性质
本征半导体 n-型半导体 p-型半导体
各种固体的能带结构
绝缘体
5.2. 金属氧化物中的缺陷和半导体性质
金属的满带与导带相联在一起(金属的Eg为零),导带中有自由电子,在电 场作用下自由电子可以移动,产生电流。
绝缘体满带和导带间的宽度(禁带宽度)较宽,通常在5~10eV之间,满带 中的价电子难以激发到导带中去,它不存在自由电子和空穴,因此不能导电。
5.2. 金属氧化物中的缺陷和半导体性质
2. 杂质对半导体催化剂的影响 1、n型半导体 A)加入施主型杂质,EF↗Φ↘导电率↗。如:ZnO中加入高价阳离 子Al3+ B)加入受主杂质, EF ↘ Φ ↗导电率↘。如: ZnO加入低价阳 离子Li+ 2、p型半导体 A)加入施主型杂质EF↗Φ↘,空穴减少,导电率↘。如:向NiO 中加入高价离子La3+ B)加入受主型杂质EF ↘ Φ ↗导电率↗。如: NiO加入低价阳 离子Li+
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CoO-Cr2O3固溶体XPS分析
光电子能谱
序号
1 2 3 4 5 6
体相Cr2O3 摩尔分数/%
0.33 0.90 0.90 66.6 66.6 100.0
样品*
固体相A 固体相A 固体相B 固体相A 固体相B Cr2O3
结合能
Co Cr O
2p3/2
781.2 781.0 781.1 781.1 781.2
在制备负载型氧化物催化剂时,选用何种氧 化物、温度条件和制备工艺等,都将对催化剂产品 的性能有很大的影响,可以有下列几种情况:
第七章
7.1.3 分散作用的影响
不论制备工艺是其沉淀或浸渍,在热处理时分散在载体上的 氧化物可能部分溶解在载体晶格中,并聚集在载体的表面 层上。进一步热处理可能发生以下几种情况
众所周知的石油馏分的加氢处理催化剂,虽然 是以硫化物的形式来进行催化作用,但是氧化物是 催化活性相的前身,并且氧化物相的性质决定着最 终硫化物活性相的活性和选择性等性能
第七章
7.1.1 过渡金属氧化物的表面与体相组成
➢ 与金属催化剂一样,金属氧化物催化剂的表面组 成和体相组成是完全不同的。例如在双组分氧化物 体系中,组分1在表面与体相中的浓度差Γ1可用式
催化原理 多媒体讲义
第七章 过渡金属氧化物催化剂及其催化作用
第七章
第七章 过渡金属氧化物催化剂及其催化作用
[教学要求] • 掌握还原氧化机理,催化剂表面上的氧化物种及其
在催化氧化中的作用
• 了解丙烯选择性氧化为丙烯酸的反应机理 • 了解脱氢和氧化脱氢的反应机理 • 了解石油工业中重要的加氢处理过程的反应机理 [教学重点] • 氧化物表面上的氧物种和氧的活化作用 • 丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸 • 加氢处理过程的反应机理
1.向载体的晶格内部扩散,而在表面层固溶体中某 组分富集,这将使载体的性能有所改变
2. 向气相中蒸发而使组分流失 3. 氧化物与载体发生因相反应形成一种表面化合物
新相,这将对催化体系的性能产生很大的影响 4.表面迁移现象对表面活性物的分散度产生很大的
✓ 催而并表化且Cu明剂完6M了上 全o当产 没4Ol物 有1–5主的 异丁要选 构烯是择化脉氧性作冲插。用进入样C到u到2有MCuo机32OM分1o0子对3O中异10形和构成C化u丁有6M烯活o醛4性O,1,5
第七章
7.1.2 表面几何形态的影响
1上-丁的烯反在应催机化理剂Cu2Mo3O10(Ⅰ)和Cu6Mo4O15(Ⅱ)
4. 加氢处理过程。
第七章
本次课的内容
过渡金属氧化物的表面与体相组成 表面几何形态的影响 分散作用的影响 氧化物的表面动态学 氧化物表面上氧物种和氧的活化作用
掌握氧化物的表面动态学

掌握氧物种之间的转化和催化作用

了解催化剂的表面几何形态和分散作用
第七章
第七章 过渡金属氧化物催化剂及
其催化作用
在工业催化剂中,过渡金属氧化物催化剂占有 重要的地位。它们构成的活性相不仅存在于氧化催 化作用中,而且还存在于很多金属催化剂中,后者 在反应条件下,表面层被活性的氧化物所覆盖
2p3/2
576.9 576.9 577.0 576.3 576.3 576.6
1s
530.4 530.4 530.5 530.2 530.4 530.6
表面Cr2O3 摩尔分数/%
9.9 14.0 12.3 65.2 66.7 100.0
其中:A—预处理的条件100℃、10h ; B—预处理的条
第七章
7.1.3 分散作用的影响
在氧化物物相中由于晶粒的大小不同而引起的催化性能的差异
V2O5/TiO2体系的还原
样品 V2O5的摩 E/KJ·m 尔分数/% ol-1
TiO2
0

V2O5- TiO2
2
108
V2O5- TiO2
5

V2O5- TiO2
8
110
V2O5- TiO2
10

V2O5- TiO2
第七章
第七章 过渡金属氧化物催化剂及
其催化作用
[教学难点] 1. 氧化物表面上的氧物种和氧的活化作用。 2. 氧物种在催化氧化中的作用。
[主要内容]
1. 过渡金属氧化物催化剂的表面化学和催化作用 基础。
2. 选择性氧化过程,丙烯氧化制丙烯醛和丙烯酸, 正丁烷氧化制顺丁烯二酸酐。
3. 乙苯脱氢和氧化脱氢。
件500℃、10h、超高真空;
表5-l列出了CoO-Cr2O3氧化物固溶体中的表面与体
相含量组小成差于1异%。时从,表C中r2O的3数在据表可面以上看的出含,量当超样过品10中%的。Cr2O3
第七章
7.1.1 过渡金属氧化物的表面与体
相组成
当采用NiO – Cr2O3固溶体时 (Cr2O3含量为0.56%),并用 SIMS分析和用氟离子枪按单分 子层逐层剥离表面进行层组分 的侧形分析时的分析结果
Γ 1
α 1
RT

dγ dα1
其中γ为表面张 力,α1为组分1的 热力学活度。
✓ 如果由于组分1的浓度增加而使表面张力降低,则Γ 1增加,即固体表面的组分1将逐渐富集
✓ 如果固体中两种组分间的互溶性有限,则当组分1 的浓度超过某一限制时,固相中就会析出一个新相
第七章
7.1.1 过渡金属氧化物的表面与体相组成
Schuit等人研究了钼酸铋不同晶面的结构对丁烯 催化氧化活性的影响
Farrayher和 Cossee用MoS2不同晶面几何结构的 概念解释了钴对加氢脱硫(HDS)催化剂性能的 影响
✓ 尽管两种催化剂具有相同的化学原料、相同 的价态,但它们表现出完全不同的催化性能
第七章
7.1.2 表面几何形态的影响
15
109
V2O5- TiO2
20
107
V2O5
100
106
相对 反应 速度
— 139 66 37 23 18.5 17 1
✓ 列出了几种 V2O5 /TiO2体 系在氢气还原 反应中分散度 的影响
✓ 当V2O5在TiO2的 表面上分散度提 高 原速时率,提V2O高5的很还大
第七章
7.1.3 分散作用的影响
✓ 表明内层的富集程度逐渐减 弱,大约在距表面10左右单分 子层以下的体相中,这些富集 现象才消失,这与金属的富集 有些不同,金属富集现象一般
离表多
第七章
7.1.2 表面几何形态的影响
关于表面几何结构与催化行为的关系,在早期的 多位理论中就已经涉及到
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