催化剂考试复习题

一、名词解释

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。

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。

载体：是催化活性的分散剂、粘合剂或支撑体，是负载活性组分的骨架。

碳离子反应规律：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

表面质量作用定律：理想吸附层中的表面基元反应，其速率与反应物在表面上的浓度成正比，而表面浓度的幂是化学计量方程的计量系数。

催化剂寿命：是指催化剂在一定反应条件下维持一定反应活性和选择性的使用时间。

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）。

浸渍法：把载体浸渍（浸泡）在含有活性组分（和助催化剂）的化合物溶液中，经过一段时间后除去剩余的液体，再经干燥、焙烧和活化（还原或硫化）后即得催化剂（广泛用于制备负载型催化剂，尤其负载型金属催化剂）。

催化剂中毒：是指催化剂在微量毒物作用下丧失活性和选择性。

二、简答题

催化剂在化工生产的重要功能

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

酸碱催化作用与氧化还原催化作用的对比

①酸碱型催化反应

其反应机理是因为催化剂与反应物分子之间通过收受电子对而配位，或者发生极化，形成离子型活性中间物种所进行的催化反应。

②氧化还原型催化反应

其反应机理是因为催化剂与反应物分子之间通过单个电子的转移，而形成活性中间物种进行的催化反应。

分子筛催化剂的作用

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。

催化剂制备中原料与配料的选择原则

（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催化剂失活的主要原因与类型

在恒定反应条件下，进行的催化反应的活性和选择性，随着运行的时间而下降的现象，称为Cat的失活（Deactivation）或衰变（Decay）。催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程，通常将失活过程划分为三种类型：（1化剂积炭等堵塞失活，属于物理的；（2）催化剂中毒失活，属于化学的；（3）催化的热失活和燃烧失活；属于热学的。

固体酸碱催化剂的酸碱性来源于调节

（1）来源:①结构不同，在相同的配位数情况下，以不同的价态的原子取代，产生电荷不平衡而产生的；同样当价态相同而配位数不同，会使其结构不平衡，产生酸性。

②对于金属盐类，当含有少结构量水时，金属离子对H2O极化作用，会产生Ｂ酸中心。

（我的答案：电离、接受电子、提供电子）

(2)调节：①合成具有不同硅铝比的沸石，或者将低硅沸石通过脱铝通过硅铝比；②通过调节交换阳离子类型、数量，来调节酸强度或酸浓度，改善活性和选择性；③通过高温焙烧、高温水热处理、预积碳或碱中毒，减少或减弱其强酸中心，从而改变活性和选择性；④通过改变反应气氛，从而改变活性。

金属催化剂的催化作用特征

（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。

几个吸附方程的特点

载体的作用与功能

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。

工业催化剂设计开发的过程与程序

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。

三、论述题

试分析沉淀法与凝胶法制备催化剂的影响因素，并对其制备方法的优缺点进行评述