如何利用组合技术设计和开发催化剂？这种技术易于开发新材料和过程优化，近年来将它应用于多相催化剂或催化材料的研究报道日益增多，目的在于发现具有工业应用价值的配方新材料或组合催化剂。
组合催化剂的研制与开发需要几方面的技术？1.设计和使用并行合成法，合成众多有希望的侯选物库；2.建立快速灵敏的鉴定方法，一较短的时间对众多候选物库进行分析评选；3.有希望候选物的优化和候选物库的改进。
绿色化学：又称环境友好化学，环境无害化学，清洁化学，使用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的产生和使用。核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，按照绿色化学的原则，理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期待的最终产物。特点：1.充分利用资源和能源，采用无毒，无害的原料;2.在无毒无害的条件下进行反应，以减少向环境排放的废物；3.提高原子的利用率，力图使所有的原料的原子都被产品所消纳，实现零排放。4.生产出有利于环境保护，社区安全和人体健康的环境友好产品。
流化床反应器：是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒出于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固反应过程的反应器，在有气相系统时，又称沸腾床反应器。
费米能级；衡量固体中电子逸出功的难易程度，它与电子的逸出功直接相关，是一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需要的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Ef就是这种平均位能，从Ef到导带顶间的能量差就是逸出功。
酸催化剂：酸强度越大，催化剂活性越高，酸度越大，催化剂活性也越高。酸强度越大，酸量越小，活性一般也会降低，不同的反应要求的酸中心强度也会不同。例如：c-c断裂，要求的酸中心强度大，此类反应有裂化，异构，烷基化等；c-H断裂：亚欧酸中心较弱，如丁烯：双键异构反应。
合成氨的发展历程：1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放弃了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有O2，在实验过程中H2和O2发生了爆炸的反应。稍后，德国化学家能斯特通过理论计算，认为合成氨是不能进行的。因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。当哈伯的工艺流程展示之后，立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视，为了利用哈伯，德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。从1911年到1913年短短的两年内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。1918年哈伯获得诺贝尔化学奖。
工业催化剂设计的三个层析;1.在原子、分子水平上设计催化剂的活性组分和活性位，主要设计催化材料和催化原理；2.在微观适度水平上设计催化剂的粒子大小、形貌和宏观结构；3.在宏观尺度上设计催化反应的传递过程和反应器。
均相络合催化剂：指通过配位作用而使反应物分子活化的催化剂。在这类催化剂中至少含有一个金属离子或原子，无论母体本身是否是络合物，但在起作用时，催化活性中心是以配位结构出现，通过改变金属配位数或配位基，最少有一种反应分子进入配位状态而被活化，从而促进反应的进行。均相络合催化剂在反应体系中可溶成均相的络合物催
化剂。多数为金属有机化合物、过渡金属的盐类，制备较易，较早地在工业上应用。如烯烃经羰基合成制醛的羰基钴催化剂、膦改性的羰基钴催化剂和羰基铑催化剂、乙烯氧化制乙醛的钯催化剂、甲醇羰基化制醋酸的铑催化剂、烯烃聚合反应中的齐格勒催化剂（四氯化钛-烷基铝）、齐格勒－纳塔催化剂(三氯化钛－烷基铝)，共轭烯烃环化反应中的镍催化剂等
分子筛催化剂：又称沸石催化剂，指以分子筛为催化活性组分或主要活性组分之一的催化剂，工业上用量最大的是分子筛裂化催化剂，它属于固体酸催化剂。
环境催化剂：是指用直接或者间接的方式方法处理有毒有害物质，使之无害化或减量化，以保护和改善周围环境所用的催化剂。
在工程研究中，以催化剂组成结构、性能差异和工艺工程特点为依据，催化剂被分为均相、多相及酶催化剂三大类.
沸石分子筛是一种水合结晶硅铝酸盐，其他等组成表示式是M2/n?Al2O3?mSiO2?PH2O,其中M为金属阳离子或有机阳离子
催化剂的性能不仅取决于其化学组成，而且还与其结构形貌有关 .
工业使用的催化剂随着运转时间的延长，催化剂的活性会逐渐降低，或者完全失去活性，这种现象叫做催化剂的失活。导致催化剂失活的原因很多，归纳起来有3种，即催化剂中毒，催化剂积碳与烧结。
催化剂的孔结构参数主要包括密度、比孔容积、孔隙率、平均孔半径、孔径分布等. 在环保催化领域，具有代表性的新型材料有整体式块状催化剂、二氧化钛、非晶态合金、杂多酸。
载体的作用有分散作用，稳定作用，支撑作用，传热和稀释作用，助催化剂作用。
催化剂的选择性：催化剂并不是对热力学允许的所有化学反应都有同样的功能，而是特别有效地加速平行反应或连串反应中的一个反应，这就是催化剂的选择性。
选择性S（%）=（已转化为目标产物的主要反应物摩尔数/已转化的主要反应物料的总摩尔数）×100%
沉淀法制备催化剂应该如何选择原料？沉淀过程中控制的条件有哪些？
1.沉淀剂选择(1)避免引入有害离子 2)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤.
晶形沉淀带入的杂质少,便于过滤和洗涤。(3)沉淀剂的溶解度要大。(4)形成的沉淀物溶解度要小。(5)沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染; 2.沉淀法的影响因素(1)浓度的影响 (2)温度的影响(3)pH的影响(4)加料顺序的影响.
试说明红外光谱在催化剂研究中的应用
在非均相催化反应研究中，红外光谱法已成为常用手段之一。一般说来，这方面的工作主要集中在两个方面：1.研究催化反应机理。2.考察催化剂本身。但对复杂反应来说，红外光谱法用于前者往往受到限制，这是因为反应物、中间物以及最终产物的光谱叠加，大大增加了谱图解析的困难，再者,仪器的扫描速度也难以截获快速反应中寿命短促的中间物的信息，虽然“时间分辨光谱”附件的出现，已可使跟踪速度提高到微秒级，但对反应体系的苛刻要求，以及实验操作的复杂，又使一般实验室望而生畏。然而如果用红外光谱法来研究非均相过程中另一主角催化剂的表面微观状态，则困难往往要小得多。
金属催化剂的d%越大，催化活性越高。金属的d，s，p轨道线性组合杂化形成金属键。S p d或dsp杂化。在该杂化轨道中电子在d轨道的比例，定义未d％数。该数值与金属加氢活性密切相关，一般40～50％的金属活性比较好。美国化学家pauling提出的。
简述固体催化剂制备的主要方法
沉淀法。在搅拌的情况下将沉淀剂加入到金属盐的水溶液中，生成沉淀物质，再将后者过滤、洗净、干燥和焙烧，制得相应的氧化物。
热分解法。采用加热分解的盐类如硝酸盐、磷酸盐、甲酸盐、醋酸盐、草酸盐等为原料经煅烧分解得到相应的氧化物催化剂。
熔融法。是将所要求组分的粉状混合物在高温条件下进行烧碱焙烧。
还原法。将氧化物催化剂还原为金属催化剂的方法
溶胶－凝胶法：将易于水解的金属化合物（金属盐、金属醇盐或酯）在某种溶剂中与水发生反应，通过水解生成金属氧化物或水合金属氧化物，胶溶得到稳定的溶胶，再经缩聚（或凝结）作用而逐步胶凝化，最后经干燥、焙烧等后处理制得催化剂
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过剩的液体，再经干燥、焙烧和活化（还原或硫化）后即得催化剂
对工业催化剂的基本要求
1. 从使用角度的要求：
活性反映工业催化剂在实验室模拟工业生产条件下促进原料转化的能力。
选择性很多情况下,与原料处于平衡的热力学可能的产物很多,但往往只有一种是希望的目的产物。主要决定于催化剂的功能，也部分取决于热力学平衡。对于每个反应来说,最终平衡位置只取决于总体反应热力学。
稳定性和寿命对于工业催化剂, 稳定性,寿命至关重要。造成催化剂失效的原因: 氢解,聚合,环化,氢转移等反应产物造成表面玷污,阻塞,结焦; 活性表面吸附原料中杂质,生成毒性副产物,造成中毒; 活性组分挥发流失,金属烧结,微晶粒长大; 化学物种对载体侵蚀,载体孔结构(孔径分布,比表面)因烧结改变、强度丧失。催化剂的使用过程: 成熟期, 稳定期, 老化期
形状与大小机械强度
化学组成比表面积和孔体积等导热性、比热等
28 洁净煤技术 2008年第14卷第4期 制备方法对催化剂性质的影响 苗 鹏,徐振刚,王乃继 (煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院,北京100013) 摘要:以活性氧化铝为载体,以硝酸钴为钴源考察了制备方法对催化剂物化性质的影响,采用浸渍法分别用慢速干燥法和快速干燥法制备不同钴含量的Co /A l 2O 3催化剂。表征结果表明:不同干燥方法制得的F T 合成催化剂的性质具有比较大的差异。 关键词:浸渍法;钴基催化剂;比表面积 中图分类号:TQ 426;O 643 36 文献标识码:A 文章编号:1006 6772(2008)04 0028-03 收稿日期:2008-05-12 作者简介:苗鹏(1983-),男,山东滨州人,2005年8月毕业于山东科技大学,同年进入煤炭科学研究总院攻读硕士学位。 干燥过程对催化剂活性组分的分布有较大的影响。B .德尔蒙、陈信华等[1,2] 认为干燥过程中迁移 和活性组分再分布情况,除浸渍操作外,干燥速率对负载型催化剂活性组分分布亦有影响。当溶液从载体颗粒表面蒸发的速率小于表面张力作用下溶液从颗粒内迁移的速率时,称为慢速干燥。慢速干燥时,热量从载体颗粒外部传递到其内部,产生一个温度梯度,载体颗粒外表面上或靠近外表面的毛细孔中的溶剂总是先蒸发,随着载体颗粒外部溶剂的蒸发,内部溶质随同溶剂一起向载体颗粒外部迁移,当溶液达到饱和浓度时,溶质开始从载体颗粒外部或颗粒孔口处沉淀出来。溶剂不断蒸发,溶质迁移不断沉淀,使得载体颗粒表面上活性组分含量高于颗粒内部,引起活性组分分布不均匀。而快速干燥过程中,溶液蒸发速率大于毛细管内迁移速率,孔内弯月形液面在干燥过程中不断下降,当活性组分浓度达到饱和时,活性组分就会沉积在孔壁或扩散到剩余的溶液中,活性组分形成均匀分布。 1 实验部分 浸渍法制备催化剂的过程可以分为浸渍,干燥,焙烧3个部分。其中,浸渍液的浓度,浸渍时间,以及之后的干燥,焙烧都会对催化剂造成影响。制取的催化剂浸渍时间均为24h ,不予考虑浸渍时间的影响。 为了制取不同质量分数的催化剂,配制了不同 浓度的硝酸钴浸渍液。浸渍结束后,一部分采用慢速干燥,在较低温250!灼烧;另一部分采用红外快速干燥,较高温400!灼烧。然后对制备的催化剂进行表征,研究不同的制备方式对催化剂结构,性质的影响。将慢速干燥,低温灼烧的制备方式称为方法一,所制备的催化剂称为催化剂?;快速干燥,高温灼烧的制备方式则称为方法二,所制备的催化剂称为催化剂#。1 1 表征方法 (1)X 射线衍射(XRD )(2)扫描电镜(SE M )(3)透射电镜(TE M )(4)比表面及孔结构测试(5)程序升温还原(TPR )测试 1 2 形貌特征 虽然催化剂平均孔径较小,制备的催化剂颗粒尺寸也较小,但是扫描电镜中还是能够看到明显的催化剂颗粒。选取两幅SE M 图片比较,如图1所示。可以看出,催化剂#颗粒尺寸要小于催化剂?的颗粒尺寸。 为了更明显的比较两者的区别,将催化剂的TE M 图片对比列于图2中。显然,催化剂#更趋向于不规则,这应该是由于快速干燥所造成的结晶程度较低造成的。1 3 晶相特征 采用Scherer 公式可计算出2种制备方法下的
催化剂的历史及其发展趋势 1.催化剂的历史 催化现象由来已久，早在古代，人们就利用酵素酿酒制醋，中世纪炼金术士用硝石催化剂从事硫磺制作硫酸。十三世纪发现硫酸能使乙醇产生乙醚，十八世纪利用氧化氮之所硫酸，即所谓的铅室法[1]。最早记载“催化现象”的资料可以追溯到十六世纪末（1597年）德国的《炼金术》一书，但是当时“催化作用”还没有被作为一个正式的化学概念提出。一直到十九世纪初期，由于催化现象的不断发现，为了要解释众多的催化现象，开始提出了“催化”这一个名词。最早是在1835年，瑞典化学家J.J.Berzelius（1779-1848）在其著名的“二元学说”的基础上，把观察到的零星化学变化归结为是由一种“催化力（catalyticforce）”所引起的，并引入了“催化作用（cataysis）”一词[2]。从此，对于催化作用的研究才广泛的开展起来。 1.1萌芽时期（20世纪以前） 催化剂工业发展史与工业催化过程的开发及演变有密切关系。1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂，接着，1746 年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在铂上氧化成三氧化硫的英国专利。19世纪60年代，开发了用氯化铜为催化剂使氯化氢进行氧化以制取氯气的迪肯过程。1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装置，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。 1.2奠基时期（20世纪初） 在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分由金属扩大到氧化物，液体酸催化剂的使用规模扩大。制造者开始利用较为复杂的配方来开发和改善催化剂，并运用高度分散可提高催化活性的原理，设计出有关的制造技术，例如沉淀法、浸渍法、热熔融法、浸取法等，成为现代催化剂工业中的基
存檔日期：存檔編號: 北京化工大學 研究生課程論文 課程名稱：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 課程代號：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 任課教師：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日 專業：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 學號：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成績：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
提高中光催化水分解光催化材料效率的半導體異質結型催化劑CaFe2O4–PbBi2Nb1.9W0.1O9設計 一、設想的描述 1、光催化水分解的目的及應用價值。 氫能已被普遍認為是一種理想、無污染的綠色能源，其燃燒值高且燃燒後唯一的產物是水，對環境不會造成任何污染，因此，氫能開發是解決能源危機和環境問題的理想途徑。在眾多氫能開發的手段和途徑中，通過光催化劑，利用太陽能光催化分解水制氫是最為理想和最有前途的手段之一；而開發高效、廉價的實用光催化劑是實現這一過程的關鍵，也成為當前國際能源材料領域的研究熱點之一。 2、光催化分解水反應機理 像其他的催化反應一樣,光催化水的分解開始當一個半導體催化劑開始吸收比它的帶隙能量強的光子。這些吸收使得處於導帶的電子被激發並且在半導體的價電子帶產生了空穴就像圖1展示的那樣。[1]光電子和空穴氧化和還原水，產生了2：1混合著的氫氣和氧氣通過以下的反應。 氧化反應：H2O + 2h+→2H+ + 1/2O2(1) 還原反應：2H+ + 2e?→H2 (2) 總的反應方程式：H2O →H2 + 1/2O2 (3) 總的反應方程包括四個電子轉移（每生成摩爾氧氣）通常是通過金屬和金屬氧化物助催化劑（在圖中用cat1和cat2表示）附著在半導體表面。這些助催化劑為催化反應提供電子和反應的活性中心。[2]這個反應包括標準Gibbs自由能變化△G=237KJ/mol（1.23eV每轉移一個電子）。實際上，一些超電勢可以加速
第一章工业催化剂概述 1.催化剂在经济上的地位和作用 2.催化工业的形成和发展 3.催化剂市场 4.若干术语和基本概念 1.催化剂在经济上的地位和作用 A．催化剂是化学工业的基石。据统计，现有90%以上的化工过程是采用催化剂进行生产的。借助于催化剂生产的产品总值在全世界工业生产总值中约占18%，仅低于机械产品的总值。 B．提高社会生产水平(合成氨、合成材料、生物化工) 合成氨：亚洲在世界上的产量最高，其中，中国是第一大生产和消费国； 合成材料：树脂，塑料；合成纤维；合成橡胶； 树脂，塑料；产量最大的通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯；热塑性树脂，塑料总产量已与赶超钢铁的产量。 生物化工：酶化工，最古老的化学工业，酿酒、制药，（Only，Cobbut，青霉素） 生物汽油：发酵法生产乙醇，掺入汽油约10％； 生物柴油：大豆油、蓖麻油等掺入柴油中。 C．扩大资源利用范围（C1化工、煤、石油）
C1：含一个碳的小分子；可生产合成燃料（F-T合成）；生产三烯（乙烯，丙烯，丁二烯）；生产三苯（苯、甲苯、二甲苯）；构成化学物质的使用循环。 煤：传统用处，燃料，化工原料（汽化干馏得到，成本高，不纯）；现石油危机，重提化工利用，汽化，液化等。 石油：催化裂化，重要的行业革新；催化重整，开辟制苯途径；60年代，全面取代煤。 燃料添加剂：四乙基铅、甲基叔丁基醚、二甲醚。 D．提取制造重要物质（精细化工） 精细化工产品：批量小，附加值高，技术含量高，针对性强。 催化剂本身是一种精细化工产品； E．满足社会各方面需要（衣、食、住、行、环保、国防） 2.催化工业的形成和发展 A. 二十世纪以前（萌芽时期）；最早工业化催化剂：硫酸催化剂：NO2 SO2 SO3 Cat：NO2 后1879年用Pt催化剂，现用V2O5-K2SO4/硅藻土 B. 二十世纪初（奠基时期） 1913年：合成氨Fe Cat； 15年：氨氧化制硝酸Pt网Cat； C. 二十世纪初30～60年代（大发展时期） 36年：催化裂化催化剂：SiO2-Al2O3； 38年：Ficher-Tropsch合成，Fe,Co,Ni催化剂； 49年：催化重整催化剂：Pt-Re/Al2O3； 53年：乙烯聚合催化剂：Ziggler-Natte TiCl4-Al(C2H5)3 60年代：均相络合催化剂；分子筛催化剂。 D. 二十世纪初70年代以后（成熟时期） 78年：甲醇制汽油，甲醇芳构化，ZSM-5分子筛； 甲醇羰基化RhI2(CO)2；
第二章催化剂的制备、性能评价及使用技术 1．多相催化剂常用哪些方法来制备？为什么制备固体催化剂都需要经过热处理，其目的是什么？ 多相催化剂常用的制备方法有：（1）天然资源的加工，结构不同，含量不同的硅铝酸盐采用不同的方法和条件加工后能适用于某一特定的催化反应；（2）浸渍法，将载体置于含活性组分的溶液中浸泡，达到平衡后将剩余液体除去，再经干燥、煅烧、活化等步骤即得催化剂。此法要求浸渍溶液中所含活性组分溶解度大、结构稳定、受热后分解为稳定的化合物；（3）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，再将载体布于其上，经过一段时间的滚动，活性组分逐渐粘附其上，为了提高滚涂效果，有时也添加一定的粘合剂。喷涂法与滚涂法类似，但活性组分不同载体混在一起，而是用喷枪附于载体上；（4）沉淀法，在含金属盐类的水溶液中，加进沉淀剂，以便生成水合氧化物、碳酸盐的结晶或凝胶。将生成的沉淀物分离、洗涤、干燥后，即得催化剂；(5)共混合法：将活性组分与载体机械混合后，碾压至一定程度，再经挤条成型，最后缎烧活化；（6）沥滤法(骨架催化剂的制备方法)，将活性组分金属和非活性金属在高温下做成合金，经过粉碎，再用苛性钠来溶解非活性金属即得；（7）离子交换法: 是在载体上金属离子交换而负载的方法, 合成沸石分子筛一般也是先做成Na型，需经离子交换后方显活性；(8) 均相络合催化别的固载化: 将均相催化剂的活性组分移植于载体上, 活性组分多为过渡金属配合物，载体包括无机载体和有机高分子载体。优点是活性组分的分散性好，而且可根据需要改变金属离子的配体。制备各固体催化剂，无论是浸渍法，沉淀法还是共混合法，有的钝态催化剂经过缎烧就可以转变为活泼态，有的还需要进一步活化。 所以，催化剂在制备好以后，往往还要活化;除了干燥外，还都需要较高温度的热处理-煅烧的目的：1)通过热分解除掉易挥发的组分而保留一定的化学组成，使催化剂具有稳定的催化性能。2)借助固态反应使催化剂得到一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面。3)提高催化剂的机械强度。 2.沉淀法制备催化剂的原理是什么？金属盐和沉淀剂的选择原则是什么？ 沉淀法制备催化剂的原理是沉淀反应，金属盐一般首选硝酸盐来提供无机催化剂材料所需的阳离子；金、铂、钯等贵金属不溶于硝酸，但可溶于王水。 沉淀剂的选择原则是：（1）尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂；（2）沉淀便于过滤和洗涤；（3）沉淀剂自身的溶解度要足够大；（4）沉淀物的溶解度应很小；（5）沉淀剂必须无毒，不造成环境污染。
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 课程代号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日 专业：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
提高中光催化水分解光催化材料效率的半导体异质结型催化剂CaFe O4–PbBi2Nb1.9W0.1O9设计 2 一、设想的描述 1、光催化水分解的目的及应用价值。 氢能已被普遍认为是一种理想、无污染的绿色能源，其燃烧值高且燃烧后唯一的产物是水，对环境不会造成任何污染，因此，氢能开发是解决能源危机和环境问题的理想途径。在众多氢能开发的手段和途径中，通过光催化剂，利用太阳能光催化分解水制氢是最为理想和最有前途的手段之一；而开发高效、廉价的实用光催化剂是实现这一过程的关键，也成为当前国际能源材料领域的研究热点之一。 2、光催化分解水反应机理 像其他的催化反应一样,光催化水的分解开始当一个半导体催化剂开始吸收比它的带隙能量强的光子。这些吸收使得处于导带的电子被激发并且在半导体的价电子带产生了空穴就像图1展示的那样。[1]光电子和空穴氧化和还原水，产生了2：1混合着的氢气和氧气通过以下的反应。 氧化反应：H2O + 2h+→ 2H+ + 1/2O2(1) 还原反应：2H+ + 2e?→ H2 (2) 总的反应方程式：H2O → H2 + 1/2O2 (3) 总的反应方程包括四个电子转移（每生成摩尔氧气）通常是通过金属和金属氧化物助催化剂（在图中用cat1和cat2表示）附着在半导体表面。这些助催化剂为催化反应提供电子和反应的活性中心。[2]这个反应包括标准Gibbs自由能变化△G=237KJ/mol（1.23eV每转移一个电子）。实际上，一些超电势可以加速反应，所以半导体能承受的电压应该大于等于1.6-1.8eV在水的分解中。为了吸收更多的可见光的照射，半导体的电压应该小于2.2eV。除此之外，为了还原和氧化水,导带应该位于一个比水的还原电势更负的位置(0V NHE),然而价电子带应该比水的氧化态更正(1.23V NHE)如图1。因此，可见光下水分解的催化材料应该满足这两个关于带隙能量（1.6-1.8eV 固体催化剂的制备 姓名：筵丽娜 班级：化工101 学号：04 固体催化剂的组成：固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成。 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 制备合格的固体催化剂，通常要经过制备（使之具有所需的化学组分）、成型（使其几何尺寸和外形满足要求）和活化（使其化学形态和物理结构满足活泼态催化剂的要求）等步骤。 一制备方法: 1、浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。 浸渍方法有： ①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用； ②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作； ③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解度不大的情况，也可用来依次浸载若干组分，以回避组分间的竞争吸附； ④流化喷洒浸渍法，浸渍溶液直接喷洒到反应器中处在流化状态的载体颗粒上，制备完毕可直接转入使用,无需专用的催化剂制备设备; ⑤蒸气相浸渍法，借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将它负载到载体表面上，但活性组分容易流失，必须在使用过程中随时补充。 2、沉淀法 用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶或不溶化合物，经分离、洗涤、干燥、煅烧、成型或还原等工序，制得成品催化剂。广泛用于高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体。 沉淀法有： ①共沉淀法,将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次操作可以同时得到几个组分，而且各个组分的分布比较均匀。如果组分之间形成固体溶液，那么分散度更为理想。为了避免各个组分的分步沉淀,各金属盐的浓度沉淀剂的浓度、介质的pH值及其他条件都须满足各个组分一起沉淀 催化剂工程进展评述 杨闯 （北京化工大学，北京 102200） 摘要：催化剂工程是一门比较前言的新学科，在推动化学产业及其他工业产业的发展中有举足轻重的地位。在基于工业催化剂的生产制造、评价测试、设计开发和操作使用上，它涉及到多学科的交叉渗透。随着现代物理手段和电子计算机的介入，已经取得了新的发展。为了更好地认识和掌握该学科，促进催化剂在工业中应用，有必要研究其当前的的发展状况。 关键字：催化剂工程；评价测试；设计开发；操作使用；工业催化剂 The Reviewed of Catalyst Engineering Progress Yang Chuang （Beijing University of Chemical Technology，Beijing 102200，China） Abstract:Catalyst engineering is a comparative introduction of new discipline,and has a pivotal position in the development of the chemical industry and other industries .Based on the industrial catalyst evaluation test,design and development, and the use of operation,catalyst engineering involves multi-discipline cross penetration.With the intervention of modern physical means and computer,it has made a new development.In order to better understand and master the discipline,and promote the application of catalyst in industry ,it is necessary to study its current development situation. Key words：catalyst engineering;evaluation test；design and development；the use of operation；industrial catalyst 引言 20世纪下半叶以来，催化剂科学和技术飞速发展，催化剂的更新换代日新月异，新型催化剂已经渗透到石油炼制工业、化学工业、高分子材料工业、生物化学工业、食品工业、医药工业以及环境保护产业的绝大部分工艺过程中[1]。 经典的催化科学涵盖面广，然而，应用于化工生产的催化科学适于将其研究领域划分为工业催化剂和催化剂工程两个不同层次的子领域。前者偏重于工艺和普及，后者重于工艺和提高。目前，催化剂工程仍然是一门前言新学科，它立足于经典催化剂科学和化学动力学、化学反应工程学、计算机应用化学以及表面物理化学等多学科的交界面上，以工业催化剂的制造生产、评价测试、设计开发、操作使用等工程问题为其研究对象[2]，是化工行业专门人才所必备的基本知识。由于现代物理手段的介入，以及电子计算机用于化工催化，已经大大帮助了人们认清催化剂现象背后的物理化学本质，从而充实了催化剂理论的准确性以及预见性，并且大大提高了工业催化剂设计开发的速度、质量和效益，同时使之由长期以来的盲目定型试探，向精确的定量计算转化，进而由技艺型向科学型转化，这一发展形式已使人们看到了化工催化这一革命性转变的前兆。 需要指出的是，催化剂工程与我们所熟悉的化学反应工程既有联系又有区别。前者以研究反应器中运转的催化剂为主，后者则以研究工业反应器为主。一旦定型的工业反应器，其结构往往相对稳定，更新较慢。然而，催化剂定型生产后，换代开发却相当的频繁，随之而来的装置扩容、挖潜、节能、增效等成果就源源而来，而若将两者有机的结合起来，将会产生更多更好的研究成果来。 在本文中将从催化剂的制造生产、评价测试、设计开发和操作使用等方面的进展对催化剂工程进行简单评述。 脱硝催化剂的选型与设计 1）、在高钙工况下，CaO会导致催化剂失活速率加快，因此需要较大的设计裕量。当煤质或飞灰中的CaO含量小于5%时，其对催化剂的设计影响不大，催化剂的设计用量主要取决于SCR系统入口NOX浓度、烟气流量、要求的脱硝效率等参数。当CaO含量超过5%以后，其对催化剂的设计影响开始变得显著，在同样的工况条件下，催化剂用量受CaO含量影响很大。随着CaO含量的增加，催化剂用量呈线性递增，特别是当CaO含量在30%左右时，催化剂用量比低钙工况下的用量增加25%左右。 2）、在高飞灰工况下，应选用孔径大、截距大、烟气通过性好的催化剂型号，减少积灰堵塞的风险。当烟气中飞灰浓度在50~60 g/Nm3，甚至更高时，此时平板式催化剂由于其烟气通道截面较蜂窝式大，高 飞灰工况下烟气和飞灰的通过性好等优点，选用平板式催化剂不易积灰堵塞，运行安全性较高。当飞灰浓度小于50 g/Nm3 时，由于板式催化剂几何比表面积比蜂窝式小，同样的工程条件下，板式催化剂用量要比蜂窝式多约20~40%。通常，当蜂窝式催化剂的孔数每增加一级，如从18×18孔向上增加为19×19孔时，对于同一工程项目，催化剂的设计用量可以减少在5%以上，由此可以节约催化剂采购成本5%以上。但是，孔径变小后，烟气通过性差，在高飞灰条件下，极易发生飞灰的架桥堵灰，催化剂一旦发生飞灰架桥，就会发生“累积”效应，即当催化剂部分孔道发生堵塞时，相对的使其他未堵塞的孔道通过的飞灰量急剧增大，再运行不长的时间，整个催化剂都会发生严重堵塞。 3）、在飞灰硬度较大的工况，选用标准壁厚催化剂可以提高运行安全性；催化剂壁厚的选择与飞灰的浓度及飞灰的硬度有关。研究表明， 课程名称：催化剂设计与制备工艺 一、课程编码： 课内学时：32学分：2 二、适用专业：工业催化，应用化学，生物化工，化学工程，化学工艺以及其他相关专业。 三、先修课程：物理化学，胶体表面化学等。 四、教学目的： 通过本课程的学习，使研究生： 1、掌握各类催化剂性能评价和测试方法； 2、掌握各类催化剂的催化作用； 3、掌握工业催化剂的制备方法； 4、能够分析催化反应体系中催化剂各组分与催化性能关系； 5、利用催化知识，针对特定催化反应过程进行催化剂设计。 五、教学方式： 课堂讲授，学生查阅相关文献，材料自学与课堂讨论。 六、教学主要内容及对学生的要求： 1概论4学时 1.1催化、工业与环境 1.2催化剂和催化反应 1.3催化的基本特征和本质 1.4催化反应发生的条件和方式 1.5催化相关概念与术语 2各类催化剂的催化作用10学时 2.1酸碱催化剂的催化作用 2.2金属催化剂的催化作用 2.3金属配合物催化剂的催化作用 2.4分子筛的催化作用 2.5金属氧化物催化剂的催化作用 2.6酶的催化作用 3催化剂的宏观结构2学时 3.1催化剂的表面积 3.2催化剂的孔结构 4催化剂性能的评价与测试方法6学时 4.1催化剂活性评价及其测定 4.2催化剂比表面积的测定 4.3催化剂孔结构的测定 4.4催化剂机械强度、抗毒性定性及其寿命的测定和评价 4.5近代分析技术在催化剂研究中的应用 5工业催化剂开发与设计2学时 5.1工业催化剂的开发 5.2工业催化剂的制备设计 6工业催化剂的制备原理4学时 6.1沉淀法 6.3浸渍法 6.4离子交换法 6.5共混合法 6.6溶胶凝胶法 6.7热熔融法 6.8酶的分离提纯方法 6.9固体催化剂的成型 6.10于燥与焙烧 7催化剂的制备技术新进展4学时七、参考书及学生必读参考资料： 参考书： 1、许越.催化剂设计与制备工艺,北京:化学工业出版社,2003 2、储伟.催化剂工程,成都:四川大学出版社,2006 必读参考资料： 1、王尚弟.催化剂工程导论,北京:化学工业出版社,2006 2、韩维屏,等著.催化化学导论,科学出版社,2003 3、吴越.催化化学.北京:科学出版社,1998 八、大纲撰写人：冯彩虹 催化剂的发展 催化剂的发展历程 第一代催化剂 纳塔小组及其它工业实验室发现通过铝还原的TiCl3（其中含共结晶的AlCl3）或者 TiCl3 和AlCl3 混合物可以得到活性比纯TiCl3还高的催化剂。1959 年，Staffer 化学公司将这种催化剂工业化，并将之命名为AA-TiCl3（AA 指还原的和活化）。人们将这种催化剂称为聚丙烯工业生产中的第一代齐格勒-纳塔催化剂。 催化剂经长时间研磨热处理，表面积可达16~40m2/g，这种催化剂用于丙烯聚合时，每1g Ti可得约5000g聚丙烯，等规度在90%左右。因此这种催化剂的产率和立体选择性很 低，得到的聚丙烯需要清除残留的催化剂和无规聚丙烯部分，生产过程过复杂，费用较高。 第二代催化剂 第二代催化剂主要特点是添加了第二组分给电子体，后来被称为内给电子体，同时该代 催化剂还注意控制催化剂的形状。Solvay型催化剂是这类催化剂的一个典型代表：二十世纪七十年代早期，Solvay公司的催化剂技术取得了较大的进步，其制得的TiCl3 催化剂比常规AA-TiCl3的比表面积更大（催化剂的表面积150 m2/g），催化活性提高了约5倍，等规度高达95%。 后来又经过多次改进，性能有所提高，聚合物性能优于第一代催化剂所合成的聚丙烯树脂。但是，第二代催化剂虽然在催化活性、定向能力方面有明显改进，其催化剂效率仍不能完全满足聚合物免脱灰的要求，聚丙烯树脂仍需进行催化剂残渣处理和无规物脱除，生产工艺流程也就没有得到明显的改善。 第三代催化剂 第三代催化剂由于催化剂的单位产率高，等规指数较高，基本上可以不脱灰和分离无规 聚合物，又被称作高效催化剂，主要是以MgCl2为载体的载体型催化剂，使用单酯类化合 物作内给电子体，进行四氯化钛负载。第三代催化剂的成功应用，使聚丙烯生产工艺和设备得到了大大简化，促使聚丙烯的生产得到飞快的发展。然而，聚丙烯的活性还有待提高。 \催化剂的制备方法与成型技术1314100125 13化工本一万立之 摘要：本文介绍了固体催化剂的组成，催化剂制备的一般方法、催化剂制备的新技术，以及催化剂常用成型技术。 关键词：固体催化剂；制备方法；成型技术 目录 摘要 (1) 1 固体催化剂的组成： (1) 2 催化剂的一般制备方法 (1) 2.1 浸渍法 (1) 2.2 沉淀法 (2) 2.3 混合法 (2) 2.4 滚涂法 (3) 2.5 离子交换法 (3) 2.6 热熔融法 (3) 2.7锚定法 (4) 3 催化剂成型技术 (4) 3.1喷雾成型 3.2油柱成型 3.3转动成型 3.4挤条成型 3.5压片成型 4 小结 (5) 参考文献 (6) 0 引言 催化剂又叫触媒。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够改变反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应。催化作用是指改变化学反应的速度，控制反应方向和产物构成。催化剂具有加快化学反应的速度，但不进入化学反应计量，对反应的选择性，只能加速热力学上可能的反应，且不改变化学平衡的位置的特点。催化剂是催化工艺的灵魂，它决定着催化工艺的水平及其创新程度。因此研究工业催化剂的制备方法以及成型技术具有重要的实际意义。 1 固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 2 催化剂的一般制备方法 2.1 浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解 存档日期：存档编号: 辽宁石油化工大学 专业课程设计 课程名称：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日 专业：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 提高中光催化水分解光催化材料效率的半导体异质结型催化剂CaFe O4–PbBi2Nb1.9W0.1O9设计 2 一、设想的描述 1、光催化水分解的目的及应用价值。 氢能已被普遍认为是一种理想、无污染的绿色能源，其燃烧值高且燃烧后唯一的产物是水，对环境不会造成任何污染，因此，氢能开发是解决能源危机和环境问题的理想途径。在众多氢能开发的手段和途径中，通过光催化剂，利用太阳能光催化分解水制氢是最为理想和最有前途的手段之一；而开发高效、廉价的实用光催化剂是实现这一过程的关键，也成为当前国际能源材料领域的研究热点之一。 2、光催化分解水反应机理 像其他的催化反应一样,光催化水的分解开始当一个半导体催化剂开始吸收比它的带隙能量强的光子。这些吸收使得处于导带的电子被激发并且在半导体的价电子带产生了空穴就像图1展示的那样。[1]光电子和空穴氧化和还原水，产生了2：1混合着的氢气和氧气通过以下的反应。 氧化反应：H2O + 2h+→ 2H+ + 1/2O2(1) 还原反应：2H+ + 2e?→ H2 (2) 总的反应方程式：H2O → H2 + 1/2O2 (3) 总的反应方程包括四个电子转移（每生成摩尔氧气）通常是通过金属和金属氧化物助催化剂（在图中用cat1和cat2表示）附着在半导体表面。这些助催化剂为催化反应提供电子和反应的活性中心。[2]这个反应包括标准Gibbs自由能变化△G=237KJ/mol（1.23eV每转移一个电子）。实际上，一些超电势可以加速反应，所以半导体能承受的电压应该大于等于1.6-1.8eV在水的分解中。为了吸收更多的可见光的照射，半导体的电压应该小于2.2eV。除此之外，为了还原和氧化水,导带应该位于一个比水的还原电势更负的位置(0V NHE),然而价电子带应该比水的氧化态更正(1.23V NHE)如图1。因此，可见光下水分解的催化材料应该满足这两个关于带隙能量（1.6-1.8eV 如何利用组合技术设计和开发催化剂？这种技术易于开发新材料和过程优化，近年来将它应用于多相催化剂或催化材料的研究报道日益增多，目的在于发现具有工业应用价值的配方新材料或组合催化剂。 组合催化剂的研制与开发需要几方面的技术？1.设计和使用并行合成法，合成众多有希望的侯选物库；2.建立快速灵敏的鉴定方法，一较短的时间对众多候选物库进行分析评选；3.有希望候选物的优化和候选物库的改进。 绿色化学：又称环境友好化学，环境无害化学，清洁化学，使用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的产生和使用。核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，按照绿色化学的原则，理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期待的最终产物。特点：1.充分利用资源和能源，采用无毒，无害的原料;2.在无毒无害的条件下进行反应，以减少向环境排放的废物；3.提高原子的利用率，力图使所有的原料的原子都被产品所消纳，实现零排放。4.生产出有利于环境保护，社区安全和人体健康的环境友好产品。 流化床反应器：是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒出于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固反应过程的反应器，在有气相系统时，又称沸腾床反应器。 费米能级；衡量固体中电子逸出功的难易程度，它与电子的逸出功直接相关，是一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需要的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Ef就是这种平均位能，从Ef到导带顶间的能量差就是逸出功。 酸催化剂：酸强度越大，催化剂活性越高，酸度越大，催化剂活性也越高。酸强度越大，酸量越小，活性一般也会降低，不同的反应要求的酸中心强度也会不同。例如：c-c断裂，要求的酸中心强度大，此类反应有裂化，异构，烷基化等；c-H断裂：亚欧酸中心较弱，如丁烯：双键异构反应。 合成氨的发展历程：1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放弃了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有O2，在实验过程中H2和O2发生了爆炸的反应。稍后，德国化学家能斯特通过理论计算，认为合成氨是不能进行的。因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。当哈伯的工艺流程展示之后，立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视，为了利用哈伯，德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。从1911年到1913年短短的两年内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。1918年哈伯获得诺贝尔化学奖。 工业催化剂设计的三个层析;1.在原子、分子水平上设计催化剂的活性组分和活性位，主要设计催化材料和催化原理；2.在微观适度水平上设计催化剂的粒子大小、形貌和宏观结构；3.在宏观尺度上设计催化反应的传递过程和反应器。 均相络合催化剂：指通过配位作用而使反应物分子活化的催化剂。在这类催化剂中至少含有一个金属离子或原子，无论母体本身是否是络合物，但在起作用时，催化活性中心是以配位结构出现，通过改变金属配位数或配位基，最少有一种反应分子进入配位状态而被活化，从而促进反应的进行。均相络合催化剂在反应体系中可溶成均相的络合物催 催化剂新材料的制备与性质研究 摘要：催化剂新材料主要包括二维纳米材料、酸性离子液体、金属纳米晶体等。本文综述了这几种材料的制备方法、性质和研究现状等，并指出了开发催化剂新材料时应注意的问题。 关键词：催化新材料；制备；性质 Study on Preparation and Property of New Catalytic Materials Abstract: New catalytic materials mainly including two-dimension nanometer materials, acidic ionic liquids, metal nanocrystals, etc. In this paper, preparation method, property and the latest progress and research status of new catalytic materials were reviewed, and then we pointed out the precautions when develop a new catalytic material. Key Words: New catalytic materials; Preparation; Property 1. 引言 催化剂新材料包括的领域较为广泛，目前能源领域应用较多的是二维纳米材料、酸性离子液体、纳米金属晶体等。 2.纳米材料 二维纳米材料由于具有原子级别的厚度，在许多领域里表现出了优异的应用前景而使学者们广泛关注[1-3]。纳米粒子在许多领域均有应用，包括能源转化和储存、化工制造、生物应用和环境工艺等[4-5]。学者们在催化领域使用纳米材料的巨大兴趣促进了不同高度功能性的纳米材料的研究和合成，包括基于石墨烯的催化剂、纳米碳催化剂、核/壳纳米催化剂、磁性载体纳米催化剂、组装纳米催化剂以及各不相同的金属纳米结构[6-11]。 2.1 活性碳负载的铜纳米材料 由于铜纳米材料较高的自然丰度和较低的成本以及可实现的明确的多种铜基纳米材料制备方式，铜纳米材料显得格外引人注意[12-15]。 催化剂制造的主要特点是工艺和设备的多变性。催化剂的性能(催化活性、催化剂选择性、催化剂寿命等)对用户的经济效益有重大的影响，因而各催化过程所用催化剂更换频繁，这迫使催化剂制造工厂经常调整设备和工艺条件。目前，工业用催化剂有数百种，一些著名的催化剂厂通常有十多条生产线，能制造数十种催化剂，大部分设备布置在钢结构的多层平台上，以便于在制造工艺改变时调整各单元操作设备，或不同生产线的设备交叉组合。催化剂制造工艺的多变性，是其他化工产品生产中少见的。制造催化剂所用设备的材质是重要的，由于设备腐蚀污染物料,往往会严重影响产品的质量,对制造过程要加以严格控制，以保证对制造结果的重复性。 制造方法制造催化剂的每一种方法，实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便，人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法（沥滤法）、离子交换法等，近十年来发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。 机械混合法将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中，同时喷入计量的水。粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体,此球体再经干燥、焙烧即为成品。乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。利用此法时应重视粉料的粒度和物理性质。 沉淀法此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时，适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化)，即得最终产品。如果在沉淀桶内放入不溶物质（如硅藻土），使金属氧化物或碳酸盐附着在此不溶物质上沉淀，则称为附着沉淀法。沉淀法需要高效的过滤洗涤设备，以节约水，避免漏料损失。 浸渍法将具有高孔隙率的载体（如硅藻土、氧化铝、活性炭等）浸入含有一种或多种金属离子的溶液中，保持一定的温度，溶液进入载体的孔隙中。将载体沥干，经干燥、煅烧，载体内表面上即附着一层所需的固态金属氧化物或其盐类。浸渍法可使催化活性组分高度分散,并均匀分布在载体表面上,在催化过程中得到充分利用。制备含贵金属（如铂、金、锇、铱等）的催化剂常用此法，其金属含量通常在1％以下。制备价格较贵的镍系、钴系催化剂也常用此法，其所用载体多数已成型，故载体的形状即催化剂的形状。另有一种方法是将球状载体装入可调速的转鼓内，然后喷入含活性组分的溶液或浆料，使之浸入载体中，或涂覆于载体表面。 喷雾蒸干法用于制颗粒直径为数十微米至数百微米的流化床用催化剂。如间二甲苯流化床氨化氧化制间二甲腈催化剂的制造，先将给定浓度和体积的偏钒酸盐和铬盐水溶液充分混合,再与定量新制的硅凝胶混合,泵入喷雾干燥器内，经喷头雾化后，水分在热气流作用下蒸干，物料形成微球催化剂，从喷雾干燥器底部连续引出。 热熔融法主要用于制造氨合成所用的铁催化剂。将精选磁铁矿与有关的原料在高温下熔融、冷却、破碎、筛分，然后在反应器中还原。固体催化剂的制备
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