(完整word版)现代催化研究方法考试题目
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*可独立查阅文献书籍，也可结合自己的实践题目，举不同例子解释不同名词亦可。课件ppt上例子不在举例范围之内。
2、列举吸附过程中10个以上的术语并解释其概念，要求尽量涵盖自己对吸附的完整认识。
3、简述常规催化剂制备方法。
4、解释碳正离子机理、多位理论、还原-氧化机理。
5、气固相催化反应中如何进行宏观动力学研究。
2.吸附：当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。
吸附物、吸附剂：在固体表面积蓄的组分称为吸附物或吸附质(adsorbate)，多孔固体称为吸附剂(adsorbent)。
吸附态：吸附质在表面吸附后的状态称为吸附态。（吸附态不稳定且与游离态不同）
吸附中心：吸附通常发生在吸附剂表面的局部位置这样的位置称为吸附中心。
XANES&EXAFS、ESR、MASNMR
答：1.转化率、选择性、产率
银催化剂上乙烯氧化生成环氧乙烷。进入反应器的气体组成在：C2H415%，O27%，CO210%，Ar 12%。其余为N2，出反应器气体中含C2H413.1%, O24.8%。计算乙烷的转化率、环氧乙烷的产率及选择性。
以100mol进料为基准， 及 分别表示环氧乙烷和CO2的生成量，mol。
吸附速率：是指当流体与吸附剂接触时，单位时间内的吸附量。
外扩散控制的吸附：当外扩散速率小于内扩散速率时，总吸附速率由外扩散速率决定，此吸附为外扩散控制的吸附。
内扩散控制的吸附：当内扩散速率小于外扩散速率时，此吸附为内扩散控制的吸附，总吸附速率由内扩散速率决定。
外扩散：吸附质从流体主体以对流扩散的形式传递到固体吸附剂的外表面，此过程称为外扩散。
多分子层吸附:假设吸附分子在吸附剂上按层次排列，已吸附的分子之间作用力忽略不计，吸附的分子可以累叠，而每一层的吸附服从朗格谬尔吸附机理，此吸附为多分子层吸附。
气相双组分吸附:当吸附剂对混合气体中的两个组分吸附性能相近时，可认为是双组分的吸附。
液相单组分吸附平衡:当吸附剂对溶液中溶剂的吸附忽略不计时，构成了液相单组分的吸附，如用活性碳吸附水溶液中的有机物。
6、归类总结利用物理吸附方法测定催化剂表面积、孔容及孔径分布的模型方法。
7、描述三种以上的固体表面酸碱性测试的常规方法、基本原理。
8、举例说明程序升温方法中对峰位置、峰形状的影响因素。
9、以实例说明三种以上粉末XRD技术在多相催化研究中的应用。
10、任选下列催化剂表征分析方法之一，简述其原理及应用。
解离吸附：在催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会发生化学键的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化剂表面吸附中心进行电子的转移和共享，分子以这种方式进行的化学吸附称为解离吸附。
缔合吸附：具有∏电子或孤对电子的分子则可以不必先解离即可发生化学吸附。分子以这种方式进行的化学吸附称为缔合吸附。
吸附容量:是指吸附剂吸满吸附质时的吸附量（单位质量的吸附剂所吸附吸附质的质量），它反映了吸附剂吸附能力的大小。吸附量可以通过观察吸附前后吸附质体积或质量的变化测得。也可用电子显微镜等观察吸附剂固体表面的变化测得。
内扩散：吸附质从吸附剂的外表面进入吸附剂的微孔内，然后扩散到固体的内表面，此过程为内扩散。
表面吸附过程：吸附质在固体内表面上被吸附剂所吸附，称为表面吸附过程。
3.①浸渍法：将载体至于含活性的溶液中浸泡，达到平衡后将剩余液体除去（或将溶液全部浸入固体），再经干燥、煅烧、活化等步骤，得到催化剂。
②滚涂法和喷涂法：滚涂法是将活性组分先放在一个可摇动的容器中，再将载体布与其上，经过一段时间的滚动，活性组分逐渐黏附其上，为了提高滚涂效果，有时会加入一定的黏合剂。喷涂法操作与滚涂法类似，但活性组分不同载体混在一起，而是用喷枪或者其他手段喷附于载体上。
20分钟内转化的CO量为50•20•8%(ml)，则HCOH生成速率为 mol/min
HCOH的时空收率为
Pt的总量为0.1g•1%/197，TOF要求的是单位活性组分，也即起作用的Pt的量（表面Pt原子数目），这个数值的获得就需要用到分散度。即：0.1g•1%•30%/197。
则TOF为： （s-1）。
实践题目：
每个同学独立完成催化剂制备与相应催化反应，期间除实验操作和仪器使用要注意外，也应精读1-2篇该方向文献与自己的实验过程互相参照。
理论题目：
1、从物料衡算（质量平衡）出发，举具体催化反应实例解释转化率、选择性、产率、TOF、生成速率、空时收率。例证中应简单描述反应如何实现、产物如何分析、催化剂的具体组成物性数据及最终的转化率等系列数据如何计算。
平衡吸附量：当温度、压强一定时，吸附剂与流体长时间接触，吸附量不再增加，吸附相（吸附剂和已吸附的吸附质）与流体达到平衡，此时的吸附量为平衡吸附量。
吸附等温线：吸附平衡关系常用不同温度下的平衡吸附量与吸附质分压或浓度的关系表示，其关系曲线称为吸附等温线。
单分子层物理吸附:假设吸附剂表面均匀，被吸附的分子间无作用，吸附质在吸附剂的表面只形成均匀的单分子层，则吸附量随吸附质分压的增加平缓接近平衡吸附量。
C2H4O2CO2Ar N2C2H4O H2O总
进15% 7% 10% 12% 66% 0 100
出 12 66
XA=13.3%
TOF、生成速率、源自文库空收率
氧化铝负载Pt催化剂催化CO转化为HCOH。Pt的负载量为1%，分散度30%，催化剂用量0.1g，催化剂的体积为v，20 min内的CO转化率为8%，CO气体初始浓度为1%，气体总流量为50 ml/min。
物理吸附：也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。
化学吸附：是吸附质和吸附剂以分子间的化学键为主的吸附。
活化吸附：气体发生化学吸附时需要外加能量加以活化，吸附所需能量为吸附活化能。
非活化吸附：相反，若气体进行化学吸附时不需要外加能量称为非活化吸附。
均匀吸附与非均匀吸附：催化剂表面活性中心能量都一样，那么化学吸附时所有反应物分子与该表面上的活化中心形成具有相同能量的吸附键，称为均匀吸附；当催化剂表面上活性中心能量不同时，反应物分子吸附会形成具有不同键能的吸附键。这类吸附称为非均匀吸附。
2、列举吸附过程中10个以上的术语并解释其概念，要求尽量涵盖自己对吸附的完整认识。
3、简述常规催化剂制备方法。
4、解释碳正离子机理、多位理论、还原-氧化机理。
5、气固相催化反应中如何进行宏观动力学研究。
2.吸附：当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。
吸附物、吸附剂：在固体表面积蓄的组分称为吸附物或吸附质(adsorbate)，多孔固体称为吸附剂(adsorbent)。
吸附态：吸附质在表面吸附后的状态称为吸附态。（吸附态不稳定且与游离态不同）
吸附中心：吸附通常发生在吸附剂表面的局部位置这样的位置称为吸附中心。
XANES&EXAFS、ESR、MASNMR
答：1.转化率、选择性、产率
银催化剂上乙烯氧化生成环氧乙烷。进入反应器的气体组成在：C2H415%，O27%，CO210%，Ar 12%。其余为N2，出反应器气体中含C2H413.1%, O24.8%。计算乙烷的转化率、环氧乙烷的产率及选择性。
以100mol进料为基准， 及 分别表示环氧乙烷和CO2的生成量，mol。
吸附速率：是指当流体与吸附剂接触时，单位时间内的吸附量。
外扩散控制的吸附：当外扩散速率小于内扩散速率时，总吸附速率由外扩散速率决定，此吸附为外扩散控制的吸附。
内扩散控制的吸附：当内扩散速率小于外扩散速率时，此吸附为内扩散控制的吸附，总吸附速率由内扩散速率决定。
外扩散：吸附质从流体主体以对流扩散的形式传递到固体吸附剂的外表面，此过程称为外扩散。
多分子层吸附:假设吸附分子在吸附剂上按层次排列，已吸附的分子之间作用力忽略不计，吸附的分子可以累叠，而每一层的吸附服从朗格谬尔吸附机理，此吸附为多分子层吸附。
气相双组分吸附:当吸附剂对混合气体中的两个组分吸附性能相近时，可认为是双组分的吸附。
液相单组分吸附平衡:当吸附剂对溶液中溶剂的吸附忽略不计时，构成了液相单组分的吸附，如用活性碳吸附水溶液中的有机物。
6、归类总结利用物理吸附方法测定催化剂表面积、孔容及孔径分布的模型方法。
7、描述三种以上的固体表面酸碱性测试的常规方法、基本原理。
8、举例说明程序升温方法中对峰位置、峰形状的影响因素。
9、以实例说明三种以上粉末XRD技术在多相催化研究中的应用。
10、任选下列催化剂表征分析方法之一，简述其原理及应用。
解离吸附：在催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会发生化学键的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化剂表面吸附中心进行电子的转移和共享，分子以这种方式进行的化学吸附称为解离吸附。
缔合吸附：具有∏电子或孤对电子的分子则可以不必先解离即可发生化学吸附。分子以这种方式进行的化学吸附称为缔合吸附。
吸附容量:是指吸附剂吸满吸附质时的吸附量（单位质量的吸附剂所吸附吸附质的质量），它反映了吸附剂吸附能力的大小。吸附量可以通过观察吸附前后吸附质体积或质量的变化测得。也可用电子显微镜等观察吸附剂固体表面的变化测得。
内扩散：吸附质从吸附剂的外表面进入吸附剂的微孔内，然后扩散到固体的内表面，此过程为内扩散。
表面吸附过程：吸附质在固体内表面上被吸附剂所吸附，称为表面吸附过程。
3.①浸渍法：将载体至于含活性的溶液中浸泡，达到平衡后将剩余液体除去（或将溶液全部浸入固体），再经干燥、煅烧、活化等步骤，得到催化剂。
②滚涂法和喷涂法：滚涂法是将活性组分先放在一个可摇动的容器中，再将载体布与其上，经过一段时间的滚动，活性组分逐渐黏附其上，为了提高滚涂效果，有时会加入一定的黏合剂。喷涂法操作与滚涂法类似，但活性组分不同载体混在一起，而是用喷枪或者其他手段喷附于载体上。
20分钟内转化的CO量为50•20•8%(ml)，则HCOH生成速率为 mol/min
HCOH的时空收率为
Pt的总量为0.1g•1%/197，TOF要求的是单位活性组分，也即起作用的Pt的量（表面Pt原子数目），这个数值的获得就需要用到分散度。即：0.1g•1%•30%/197。
则TOF为： （s-1）。
实践题目：
每个同学独立完成催化剂制备与相应催化反应，期间除实验操作和仪器使用要注意外，也应精读1-2篇该方向文献与自己的实验过程互相参照。
理论题目：
1、从物料衡算（质量平衡）出发，举具体催化反应实例解释转化率、选择性、产率、TOF、生成速率、空时收率。例证中应简单描述反应如何实现、产物如何分析、催化剂的具体组成物性数据及最终的转化率等系列数据如何计算。
平衡吸附量：当温度、压强一定时，吸附剂与流体长时间接触，吸附量不再增加，吸附相（吸附剂和已吸附的吸附质）与流体达到平衡，此时的吸附量为平衡吸附量。
吸附等温线：吸附平衡关系常用不同温度下的平衡吸附量与吸附质分压或浓度的关系表示，其关系曲线称为吸附等温线。
单分子层物理吸附:假设吸附剂表面均匀，被吸附的分子间无作用，吸附质在吸附剂的表面只形成均匀的单分子层，则吸附量随吸附质分压的增加平缓接近平衡吸附量。
C2H4O2CO2Ar N2C2H4O H2O总
进15% 7% 10% 12% 66% 0 100
出 12 66
XA=13.3%
TOF、生成速率、源自文库空收率
氧化铝负载Pt催化剂催化CO转化为HCOH。Pt的负载量为1%，分散度30%，催化剂用量0.1g，催化剂的体积为v，20 min内的CO转化率为8%，CO气体初始浓度为1%，气体总流量为50 ml/min。
物理吸附：也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。
化学吸附：是吸附质和吸附剂以分子间的化学键为主的吸附。
活化吸附：气体发生化学吸附时需要外加能量加以活化，吸附所需能量为吸附活化能。
非活化吸附：相反，若气体进行化学吸附时不需要外加能量称为非活化吸附。
均匀吸附与非均匀吸附：催化剂表面活性中心能量都一样，那么化学吸附时所有反应物分子与该表面上的活化中心形成具有相同能量的吸附键，称为均匀吸附；当催化剂表面上活性中心能量不同时，反应物分子吸附会形成具有不同键能的吸附键。这类吸附称为非均匀吸附。