最新催化剂与催化作用-1-第一章 催化剂与催化作用基本知识

Fsw第一章1催化剂和催化作用催化剂：是一种能够改变一个化学反应的反应速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质催化作用：是指催化剂对化学反应所施加的作用。

具体地说，催化作用是催化剂活性中心对反应物分子的激发与活化，使后者以很高的反应性能进行反应。

2催化剂性能指标：催化活性、选择性、产物收率、稳定性或寿命第二章1.吸附现象：当气体与清洁的固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相．这种现象称为吸附现象。

被吸附的气体称为吸附质。

吸附气体的固体称为吸附剂。

吸附平衡：当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时，表面上气体的浓度维持不变，这样的状态。

2..3.化学吸附态：是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型。

4.画出Langmuir等温线，Langmuir的假设：1、吸附的表面是均匀的，各吸附中心的能量同构；2、吸附粒子间的相互作用可以忽略；3、吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是单分子层的；4、在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，从而达到吸附平衡。

Langmuir吸附等温式：第三章1.比表面积：每克催化剂上具有的表面积称为比表面积2.BET理论的假设:1、吸附的表面是均匀的；2、吸附粒子间的相互作用可以忽略；3、多层吸附，各层间吸附与脱附建立动态平衡。

3.比孔容：每克催化剂颗粒内所有的体积总和称为比孔体积，或比孔容，以Vg表示。

4.孔隙率：催化剂的孔体积与整个颗粒体积的比，以θ表示。

5.中孔：中孔，指半径在(2—50)nm。

6.接触角：在液体和固体接触处，分别作液体表面和固体表面的切线，这两条切线在液体内的夹角称为接触角。

（会画）第四章1.多相催化反应过程分析:(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；(2)反应物分子在催化剂表面上吸附；(3)被吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应；(4)反应产物自催化剂表面脱附；(5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。

催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识催化剂是指能够改变化学反应速率但本身不参与反应的物质。

催化作用是通过催化剂为反应提供新的反应路径，降低反应的活化能，从而加快反应速率。

催化剂与催化作用是化学领域中的重要概念，本文将介绍催化剂与催化作用的基本知识。

一、催化剂的作用机理催化剂通过提供新的反应路径，降低反应的活化能，促进化学反应的进行。

催化剂表面上的活性位点与反应物分子发生相互作用，进而改变反应物的键能和键角，使得反应物易于发生化学反应。

催化剂不会消耗掉，而是在反应结束后可以从体系中分离出来，因此催化剂可以在许多次反应中重复使用。

二、催化剂的分类催化剂可以根据其所参与的反应类型进行分类，常见的催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。

1.酸性催化剂：酸性催化剂在催化作用中起到质子供给的作用，常见的酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸等。

酸性催化剂一般用于酸催化反应，如酯的酸催化水解反应、糖类的酸催化裂解反应等。

2.碱性催化剂：碱性催化剂在催化作用中起到电子供给或接受的作用。

碱性催化剂常见的有氢氧化钠、氢氧化钾等。

碱性催化剂一般用于碱催化反应，如酮类的否明反应、酮类的甲酰化反应等。

3.金属催化剂：金属催化剂可以通过改变反应物的电子结构或提供新的电子通道来促进反应。

常见的金属催化剂有铂、铁、铂铁等。

金属催化剂一般用于氧化还原反应、加氢反应等。

三、催化作用的特点1.催化作用能够提高反应速率，有时甚至可以达到数个数量级的效果。

2.催化剂可以对多种不同的反应起到催化作用，具有广泛的适应性。

3.催化剂与反应物之间的相互作用是可逆的，催化剂可以在多次反应中重复使用。

4.催化剂对反应的选择性较高，可以选择性地促进特定的反应。

四、催化剂的选择和设计催化剂的选择和设计是催化反应的关键步骤。

合适的催化剂可以提高反应速率，降低反应条件，并且具有良好的选择性。

1.催化剂的选择要考虑反应类型和反应物的特性。

不同类型的反应需要使用不同的催化剂，如酸催化反应使用酸性催化剂，氧化反应使用氧化剂催化剂等。

催化剂与催化作用基本知识催化剂是一种物质，能够增强化学反应速率，但自身在反应过程中并不被消耗。

在化学反应中，催化剂通过提供新的反应路径或者降低反应的活化能，使得反应能够更快地进行。

催化剂在许多工业和生物过程中起着重要作用。

催化剂的作用机制可以分为两种类型：表面催化和体相催化。

在表面催化中，催化剂与反应物发生作用，形成一个过渡态，然后再解离出反应产物。

而在体相催化中，反应物被吸附到催化剂的表面，然后再进行反应。

催化作用的原理可以从能量角度来解释。

化学反应需要克服一定的活化能，才能使反应进行。

催化剂的存在可以提供一个新的反应通道，其活化能较低，从而使反应更容易发生。

催化剂通常会形成一个与反应物相互作用的复合物，这个复合物能够通过吸附和解离的过程来降低反应的活化能。

催化剂的选择对于反应的效率和选择性有着重要影响。

催化剂的选择应基于反应物的性质和所需的产物。

选择一个合适的催化剂可以提高反应的速率和收率，并减少副反应的发生。

催化剂的种类多种多样，常见的包括金属催化剂、酶催化剂和有机催化剂等。

金属催化剂广泛应用于工业生产中，例如铂催化剂常用于汽车尾气净化过程中的氧化还原反应。

酶催化剂主要存在于生物体中，能够加速生物化学反应。

有机催化剂则主要应用于有机合成反应中，例如不对称合成中的手性催化剂。

催化剂的形态也可分为固体催化剂和溶液催化剂。

固体催化剂通常是以粉末、颗粒或块状存在，具有较高的表面积，因此具有较好的催化活性。

溶液催化剂则是以溶液的形式存在，通常用于液相反应中。

催化反应的条件也会影响催化剂的效果。

温度、压力和反应物浓度等都会对催化反应的速率和选择性产生影响。

通常情况下，提高温度可以增加反应速率，但过高的温度可能会导致副反应的发生。

压力对于气相反应有影响，在一些反应中，高压下反应速率更快。

反应物浓度的增加可以提高反应速率，但超过一定浓度后，反应速率不再增加。

催化剂在许多重要的工业过程中发挥着关键作用。

例如，在炼油过程中，催化剂用于精炼石油和裂化重油。

第2章催化作用基础一、催化作用与催化剂【1】化学反应体系实现的2个基本要素热力学可行性：反应能否进行、进行的程度热力学平衡：化学反应的极限，反应的方向动力学可能性：反应进行的速度、何时达到平衡【2】催化剂与催化作用催化剂：是一种能够改变一个化学反应的速度，却不改变化学反应热力学平衡位置，本身在化学反应中不被明显消耗的化学物质。

催化作用：指催化剂对化学反应所产生的效应。

【3】催化作用的特征：1）只加速热力学上可行的反应催化剂只能加速热力学可行的反应，而不能实现热力学不可能的反应。

2）催化剂不影响平衡常数反应终了时催化剂的化学性质没有改变，不会影响反应体系的标准自由能变化△ Gθ，因而也不会影响平衡常数K。

与逆反应速率有相同倍数增加，正反应有效的催化剂也应该对逆反应同样有效！3)催化剂对反应具有选择性据热力学计算，某一反应可能生成不只一种产物时，应用催化剂可加速某一目的产物反应，即称为催化剂对该反应的选择性。

4)催化剂具有寿命寿命：催化剂由正常运转到更换所延续时间。

（催化剂在使用过程中，由于本身的变化、结焦、粉碎等原因，致使活性、选择性逐渐下降或床层阻力增加。

出于技术、经济上的考虑，需要加以更换。

工业装置上使用的催化剂有的只能工作几小时，有的可长达数年，在这期间，有的需要周期性的再生。

）【4】扩散选择性扩散选择性：由于催化剂本身结构不同而导致的选择性。

①反应物择形：只允许某些特定分子形状和结构的反应物分子进入孔道进行反应。

②产物择形：只允许某些特定分子形状和结构的产物分子扩散出孔道。

③约束过渡态择形：只允许某些特定形状、大小和结构的中间过渡物生成，产生反应选择性。

【5】催化剂的选择性1、不同催化剂对特定的反应体系有选择性（机理选择性）2、催化剂因催化剂结构不同导致选择性（扩散选择性）【6】催化作用的本质1）改变反应历程；2）降低了反应活化能3）在给定温度下提高反应速率或是降低达到给定速率所需的温度小结：催化作用的特征1）通过改变反应历程改变反应速度2）只能加速反应趋于平衡，不能改变化学平衡3）对加速反应具有选择性4）催化剂寿命小结：催化作用的本质改变反应历程； 2）降低活化能；3）提高反应速度。

1、 催化剂定义催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。

2、 催化剂活性、表示方法（1）活性定义：一般，指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率 （来衡量）。

3、 催化剂选择性、表示方法（1）定义：当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时，催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。

（2＞选择性表示方法 目的产物占总产物的比例mon ） 分数选择性：斗=片吃耳工业选择也选择性二转化为目f 产吧豊營反昨兀唤英反网物转化的总尼 4、 载体具有哪些功能和作用？8①分散作用，增大表面积，分散活性组分； ②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损； ④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性； ⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。

5、 催化剂选择考虑因素：选择性〉寿命〉活性〉价格综合考虑；活性r 选择性、稳定性和流动性澤工程性能" 相对重要性： 取决于反应、反应器、过程条件和经济性 关系：相互依存工业催化剂6、 催化剂一般组成1 ）活性组份或称主催化剂 2）载体或基质3）助催化剂 7. 催化剂分类按物相均一性：均相催化、多相催化、酶催化按作用机理：氧化还原催化，酸碱催化（离子型机理，生成正碳离子或负碳离子）配位催化：催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物活化。

按反应类型分类：加氢、脱氢、部分氧化、完全氧化、水煤气、合成气、酸催化、氯氧化、羰基化、聚合 &多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1） 外扩散一扩散一化学吸附一表面反应一脱附一扩散一外扩散 （2） 物理过程一化学过程一物理过程9、吸附是如何定义的？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？ 吸附：气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。

（2）表示方法：对于反应,■=■，速率r= v. }dn v /di催化反应速率L 如Qdl反应的比速率相互影响单位体枳的臣应速率 冷单位面积的反应速率IT =-固体表面吸附：物理吸附： 作用力：van der Waals 力静电力：具有永久偶极矩的分子间的静电吸引力诱导力：容易极化的分子被极性分子诱导产生的诱导偶极子和永久偶极子之间的作用力色散力：原子电子密度的瞬时诱导邻近原子产生偶极而致的两个瞬时偶极子之间的相互作用力 化学吸附：作用力：价键力，形成化学键本质：二者不同在于其作用力不同，前者为德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同, 而且吸附过程也不同等诸多不同。