简述催化剂的基本特征

催化剂及其基本特征催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质。

它不参与反应本身，但能够降低反应的活化能，从而加快反应速度。

催化剂可用于各种化学反应中，包括有机合成、燃烧、氧化还原等。

催化剂具有以下几个基本特征：1.可再生性：催化剂在反应中不发生永久性损失，在反应结束后可以重新被使用。

与反应物和产物相比，催化剂的量通常很少发生变化。

2.高效性：催化剂具有很高的效率，少量的催化剂就可以促进大量的反应物转化，从而在经济和环境上更加优越。

3.可选择性：催化剂可选择性地加速特定的反应通道，控制产物的选择性。

它可以引导反应产生特定的产物，避免副反应的发生。

4.反应物无损耗：催化剂参与反应后不会消耗，能够被连续循环使用。

在反应结束后，催化剂可以通过简单的分离和回收来进行再利用。

5.适用性广泛：催化剂可以应用于不同类型的反应，包括液相、气相和固相反应。

它们可以用于有机合成和工业过程中的各种反应，增加了反应的灵活性和多样性。

催化剂的作用机理可以分为两种类型：表面催化和溶液催化。

表面催化是指催化剂将反应物吸附在其表面上，通过改变反应物的构象和电子结构来促进反应发生。

溶液催化是指催化剂以固体或离子形态存在于溶液中，通过与反应物发生弱相互作用来加速反应。

常见的催化剂包括金属和金属化合物，如铂、钯、铜等。

它们具有较高的活性，并能在广泛的反应条件下工作。

此外，还有一些有机分子，如酶、酸和碱等，也具有催化性质。

催化剂的选择需要考虑很多因素，包括反应类型、反应条件、催化剂的稳定性和成本等。

优秀的催化剂应具有高活性、良好的选择性和稳定性，并且应在反应条件下表现出较长的使用寿命。

催化剂在化学反应中扮演着重要的角色。

它们能够加速反应速率，降低反应能量，提高反应产率。

在工业生产中，催化剂的应用可以大幅提高生产效率，减少能源消耗和环境污染。

此外，催化剂的发展也促进了许多新的反应的发现和发展，对推动科学技术的进步起到了重要作用。

1石油化工工艺学重点1. 按一般化工产品生产过程和作用划分，化工工艺流程可概括为哪几个过程？按一般化工产品生产过程的划分和它们在流程中所担负的作用可概括为以下几个过程：（1）生产准备过程——原料工序包括反应所需的主要原料、氧化剂、氮化剂、溶剂、水等各种辅助原料的贮存、净化、干燥以及配制等等。

为了使原料符合进行化学反应所要求的状态和规格，根据具体情况，不同的原料需要经过净化、提浓、混合、乳化或粉碎（对固体原料）等多种不同的预处理。

（2）催化剂准备过程——催化剂工序包括反应使用的催化剂和各种助剂的制备、溶解、贮存、配制等。

（3）反应过程——反应工序是化学反应进行的场所，全流程的核心。

经过预处理的原料，在一定的温度、压力等条件下进行反应，以达到所要求的反应转化率和收率。

反应类型是多样的，可以是氧化、还原、复分解、磺化、异构化、聚合、焙烧等。

通过化学反应，获得目的产物或其混合物。

以反应过程为主，还要附设必要的加热、冷却、反应产物输送以及反应控制等。

（4）分离过程——分离工序将反应生成的产物从反应系统分离出来，进行精制、提纯、得到目的产品。

并将未反应的原料、溶剂以及随反应物带出的催化剂、副反应产物等分离出来，尽可能实现原料、溶剂等物料的循环使用。

分离精制的方法很多，常用的有冷凝、吸收、吸附、冷冻、蒸馏、精馏、萃取、膜分离、结晶、过滤和干燥等，对于不同生产过程可以有针对性的采用相应的分离精制方法。

（5）回收过程——回收工序对反应过程生成的一些副产物，或不循环的一些少量的未反应原料、溶剂，以及催化剂等物料均应有必要的精制处理以回收使用，因此要设置一系列分离、提纯操作，如精馏、吸收等。

（6）后加工过程——后处理工序将分离过程获得的目的产物按成品质量要求的规格、形状进行必要的加工制作，以及贮存和包装出厂。

（7）辅助过程除了上述六个主要生产过程外，在流程中还有为回收能量而设的过程（如废热利用），为稳定生产而设的过程（如缓冲、稳压、中间贮存），为治理三废而设的过程（如废气焚烧）以及产品贮运过程等。

第一章催化剂与催化作用基本知识1、简述催化剂地三个基本特征.答：①催化剂存在与否不影响△Gθ地数值,只能加速一个热力学上允许地化学反应达到化学平衡状态而不能改变化学平衡；②催化剂加速化学反应是通过改变化学反应历程,降低反应活化能得以实现地；③催化剂对加速反应具有选择性.2、1-丁烯氧化脱氢制丁二烯所用催化剂为MoO3/BiO3混合氧化物,反应由下列各步组成（1）CH3-CH2-CH=CH2+2Mo6++O2-→CH2=CH-CH=CH2+2Mo5++H20（2）2Bi3++2Mo5+→2Bi2++2Mo6+（3）2Bi2++1/202→2Bi3++02-总反应为CH3-CH2-CH=CH2+1/202→CH2=CH-CH=CH2+H20试画出催化循环图.CH3-CH2CH2=CH-CH=CH2Mo5+Bi2+H203、合成氨催化剂中含有Fe3O4、Al2O3和K20,解释催化剂各组成部分地作用. 答：Fe3O4：主催化剂,催化剂地主要组成,起催化作用地根本性物质Al2O3：构型助催化剂,减缓微晶增长速度,使催化剂寿命长达数年K20：调变型助催化剂,使铁催化剂逸出功降低,使其活性提高第二章催化剂地表面吸附和孔内扩散1、若混合气体A和B2在表面上发生竞争吸附,其中A为单活性吸附,B2为解离吸附：A+B2+3*→A*+2B*,A和B2地气相分压分别为p A和p B.吸附平衡常数为k A和k B.求吸附达到平衡后A地覆盖率θA和B地覆盖率θB.解：对于气体A：吸附速率v aA=k aA P A(1—θA—θB) ；脱附速率v dA=k dAθA 平衡时：v aA=v dA,即θA=（k aA/k dA）P A（1—θA—θB）=k A·k B（1—θA—θB）对于气体B：吸附速率v aB=k aB P B(1—θA—θB)2；脱附速率v dB=k dBθB2平衡时：v aB=v dB ,即θB2= k B P B(1—θA—θB)2m换算成标况）.（2）求Al2O3地表面积.（已知：N2分子截面积16.2×10-20m2）解：P/V a(P0-P)=(1/CV m)[1+(C-1)P/P O]=[(C-1)/CV m](P/P O)+1/CV m 由题目可知：（C-1）/CVm=50.06 1/CVm=0.2723 ∴C=184.84 Vm=0.01987L(标况)n=0.01987/22.4=8.875×10-4S=nN A S O=8.875×10-4×6.023×1023×16.2×10-20=86.60m23、多相催化反应一般包括那几个步骤？其中哪几个步骤属于化学过程？答：多相催化反应包括：外扩散:反应物分子从气流中向催化剂颗粒表面扩散;（孔）内扩散:反应物分子从颗粒表面向颗粒内表面扩散;化学吸附:反应物分子在催化剂内表面吸附;表面反应:吸附地反应物分子在催化剂表面上反应;脱附:产物分子自催化剂内表面脱附;（孔）内扩散:产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散;外扩散:产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散;其中化学吸附、表面反应、脱附属于化学过程.4、在多相催化反应中,为什么至少有一种反应物必须经过化学吸附？答：因为化学吸附可使反应物分子均裂生成自由基,也可以异裂生成离子或使反应物分子强极化为极性分子,生成地这些表面活性中间物种具有很高地反应活性,有利于催化反应地进行.5、物理吸附、化学吸附地差别如何？物理吸附和化学吸附地特征比较化学吸附态一般是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附地化学状态、电子结构及几何构型.7、氢地吸附态有：在金属表面上地吸附态（均裂吸附）和在金属氧化物表面上地吸附态（均裂吸附）8、室温下,氢在ZnO上地化学吸附有两类,它们是：第一类是快速可逆地吸附：这类吸附地氢参与了乙烯加氢-氘交换反应,表明它是处于活化状态；第二类化学吸附是慢地、不可逆地：示踪实验表明这类吸附地氢不能进行乙烯加氢和氢-氘交换反应,因而是没有得到活化地.即所谓地高配位M-吸附态和低配位L-吸附态.9、CO在过渡金属上两种吸附态是：分子态吸附、解离型吸附10、在一些催化剂上,已经确定了哪几种氧吸附形式？哪种氧吸附态易使烃类发生深度氧化作用？多种吸附态：电中性地氧分子O2和带负电荷地阳离子（O2-,O-,O2-）带吸附阳离子与深度氧化有关.11、关于烯烃在金属上地缔合化学吸附,已经提出哪两种吸附态？答：σ型和π型12、有关乙炔在金属表面上地吸附态,已经提出地吸附态有哪几种？答：π型一位吸附、σ型二位吸附、解离吸附13、关于苯在金属上地吸附已经提出地看法有：答：6位σ型吸附、2位σ型吸附、η6π缔合型吸附态、解离吸附14、在一种催化剂表面产生各种吸附态地成因是多方面地,主要原因有哪两种？答：固有不均一性、诱导不均一性.15、固有不均一性地定义：指表面原子（离子）微环境地不均一性,一般是指由催化剂本身地结构所决定地和在制备过程中所产生地价不饱和性或配位不配合性地差异.16、Langmuir吸附地基本假设如何？答：（1）吸附剂表面是均匀地,各吸附中心能量相同；（2）吸附分子间无相互作用；（3）吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子共占据一个吸附中心；（4）一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡.17、乔姆金等温式成立地条件：只适用于化学吸附,且在较小地覆盖度范围内才有效,从化学吸附只能在一部分表面中心上进行（即吸附分子只能吸附在可以成键地吸附中心上）地观点来看,上述二者显然是一致地.18、物理吸附地多分子层理论地基本假设：（1）固体表面是均匀地,自由表面对所有分子地吸附机会相等,分子地吸附、脱附不受其他分子存在地影响；（2）固体表面与气体分子地作用力为范德华力,因此在第一吸附层之上还可以进行第二层、第三层等多层吸附.19、溢流定义：一定条件下形成或存在于一种固相表面地活性物种,不经脱附过程进入气相而向同样条件下不能直接形成或本来不存在该活性物种地另一种固相表面上地迁移.第三章酸碱催化剂及其催化应用1、酸、碱地质子论地定义：凡是能提供质子（H +）地物质称为酸（B 酸）；凡是能够接受质子地物质称为碱（B 碱）2、酸、碱地电子论地定义： 凡是能接受电子对地物质称为酸（L 酸）；凡是能提供电子对地物质称为碱（L 碱）.3、软硬酸、碱原则：（SHAB 原则）软酸与软碱易形成稳定地络合物,硬酸与硬碱易形成稳定地络合物.而交界酸碱不论结合对象是软或硬酸碱,都能相互配位,但形成络合物地稳定性差.4、酸、碱性质地完整描述包括哪三个方面？答：酸中心地类型、酸中心地浓度、酸中心地强度5、均相酸、碱催化反应地特征？答：均相酸碱催化一般以离子型机理进行,即酸碱催化剂与反应物作用形成正碳离子或负碱离子中间物种,这些中间物种与另一反应物作用（或本身分解）,生成产物并释放出催化剂,构成酸碱催化循环.在这些催化过程中均以质子转移步骤为特征,所以,一些有质子转移地反应,如水合、脱水、酯化、水解、烷基化和脱烷基等反应,均可使用酸碱催化剂进行催化反应.6、Bronsted 规则公式是什么,怎么应用该规则对液体酸催化反应建立催化剂筛选模型？答：Bronsted 规则公式：α=aa a K G k 取对数,得：logk a =logG a +αlogK a 或 logk a =logG a -αpK a用logk a 对pK a 作图,可得到一直线,斜率为-αα值在0～1之间.α值很小,表明反应对催化剂地酸强度不敏感,此时任何一种酸都是优良地质子给予者,反应与催化剂酸强度无关；相反,α值接近1,表明反应对催化剂酸强度很敏感,只有强酸中心才能催化该反应.有些酸催化剂在反应过程中可同时离解出两个或多个质子,在这种情况下就须对方程作些修正.对酸催化反应为：α=)K p q (G p k a a a 对碱催化反应为：β=b b b K G k 或 β=)K q p(G p k b b b7、对酸中心地检测包括哪几个方面？答：酸中心地类型、酸量（酸度、酸密度、酸浓度）、酸强度及其分布.8、以TiO 2-SiO 2 为例,请阐述田部浩三关于二元混合氧化物酸性中心模型.答：在TiO2-SiO2二元混合氧化物中,一级结构为杂多负离子；二级结构为杂多负离子和抗衡正离子所组成杂多酸或杂多酸盐地晶体结构；三级结构指地是由杂多负离子抗衡正离子和结晶水所组成地晶体结构.10、杂多酸地性质：答：热稳定性：分解温度620～870K,PW＞SiW＞PMo＞SiMo；酸性：杂多酸为强B酸；氧化还原性：杂多酸为强氧化剂；“假液相”性：吸收大量极性分子地杂多酸类似于一种浓溶液11、用指示剂测定固体酸地酸性（1）如,某固体酸能使蒽醌变黄色,则样品酸强度：H o≤-8.2（2）如,某固体酸不能使蒽醌变色而能使亚苄基乙酰苯变黄色,则样品酸强度：-8.2＜H o＜-5.612、正碳离子稳定性顺序是:叔正碳离子＞仲正碳离子＞伯正碳离子＞乙基正碳离子＞甲基正碳离子13、固体碱催化反应机理：负碳离子机理,L碱中心能够供给电子对,把C-H中地H+脱去,形成负碳离子14、请简述分子筛沸石地结构特点.答：分子筛地晶格骨架主要由硅铝酸部分所组成,固体内部地原子排列,是按照一定地规律作周期性地三维排列.对于不同地硅铝比例,不同地制备条件与方法,骨架结构也不同.分子筛只有中空地有高度规则性地笼状结构,通向这笼状多面体,有各种大小均一地孔道,从而组成了四通八达地微晶体.入口孔径(窗口)地大小限制了能够吸附在分子筛内部表面地分子地几何大小,从而具有筛分分子地性能.其孔径大小也与阳离子地类型有关.15、沸石分子筛地离子交换度(简称交换度)：可用Na+交换度衡量：Na+交换度% =（交换下来地Na20量/原来沸石中含地Na20量）×100%16、分子筛地择形选择性：（A）反应物择形催化：当反应混合物中有些反应物分子地临界直径小于孔径时,可以进到晶孔内,与催化剂内表面相接触进行催化反应,而大于孔径地分子不能进入晶孔内,这样便产生反应物择形催化.（B）产物择形催化：反应产物中分子临界直径小于孔口地可以从孔中扩散出来,最终成为产物,而分子临界直径大于孔径地则无法从孔内溢出,此时便产生了产物选择性.（C）限制过渡态择形催化：反应物分子相互作用时可生成相应地过渡态,它需要一定空间,当催化剂空腔中地有效空间小于过渡态所需要地空间时,反应将受到阻止,此时便产生限制过渡态选择性催化.（D）分子交通控制地择形催化：具有两种不同形状和大小和孔道分子筛中,反应物分子可以很容易地通过一种孔道进入到催化剂地活性部位,进行催化反应,而产物分子则从另一孔道扩散出去,尽可能地减少逆扩散,从而增加反应速率.这种分子交通控制地催化反应,是一种特殊形式地择形选择性,称分子交通控制择形催化.17、请简述催化裂化原料油中固体酸催化剂地发展过程.催化剂地选择比较明显地经历以下三个阶段：一、1936 年开始采用天然粘土催化剂(例如酸处理过地白土－微晶膨润土、蒙脱土、高岭土).这些粘土是水合硅铝酸盐,合有可交换地Ca2+、Mg2+、Fe3+等离子.经过H2SO4处理后,这些离子绝大部分为H+所交换；二、40 年代以后,催化裂化使用了合成非晶态硅酸铝类催化剂(又称硅铝胶SiO2-Al2O3).它地优点是抗硫性能、机械性能较好,所产生地汽油辛烷值比天然催化刑也高,但汽油与焦炭比例较差；三、近年来,由新型分子筛催化剂,与硅铝胶催化剂对比,有四个特点：1)活性高得多；2)汽油组分中合饱和烷烃及芳烃多,汽油质量较好；3)单程转化率提高,比较不易产生“过裂化”,裂化效率较高；4)抗重金属污染性能高.第四章金属催化剂及其催化应用1、金属分散度：分散度（D）=表相原子数/（表相+体相）原子数.分散度是指金属晶粒大小而言,晶粒大,分散度小,反之晶粒小,分散度大.2、能带：按照分子轨道理论,把金属以及金属氧化物看成N个原子规则排列成地近乎无限地巨大分子,相邻原子地轨道重叠,组成成属于整个材料地N个非定域分子轨道.随着N趋于无限大,能带总宽度逐渐增大,但仍保持有限值,因此能级间隔趋向于零,称为能带.3、费米能级：电子在能带中填充地最高能级4、d 轨道百分数：价键理论认为,过渡金属原子以杂化轨道相结合,杂化轨道通常为s、p、d等原子轨道地线性组合,称为spd 或dsp杂化,杂化轨道中d 原子轨道所占地百分数称为d特性百分数,以符号d%表示.5、逸出功φ：费密能级与导带顶地能量差,即把一个电子从半导体内部拉到外部,变成完全自由电子时所需地最低能量.6、金属晶体不均一性：近年来随着表面分析技术地发展,人们用低能电子衍射、俄歇能谱、紫外光电子能谱及质谱等研究金属单晶地表面结构,直接观察到晶体表面存在着晶台、晶阶和晶弯等不均一表面,7、参照图,根据金属催化剂表面原子地几何排布对催化活性地影响,解释采用金属Ni 催化乙烯加氢反应时Ni地[110]晶面催化活性高于[111]晶面地催化活性地原因.乙烯地双位吸附络合物如图所示：乙烯中碳原子为正四面体,θ约为109°28＇,C－C 键距离为0.154 nm,C-Ni 键地距离为0.182 nm.答：乙烯在金属催化剂上加氢反应机理是：氢在Ni表面解离,乙烯在Ni表面采取不解离双位（α,β）吸附,然后两者在表面上互相作用,形成半氢化地吸附态ＣＨ2ＣＨ3,最后进一步氢化为乙烷.乙烯地双位吸附络合物如图所示：乙烯中碳原子为正四面体,θ约为109°28＇,C－C键距离为0.154 nm,C-Ni 键地距离为0.182 nm.为了活化最省力,原则上除所欲断裂地键外,其他地键长和键角力求不变.这样就要求双位活性中心M-M 有一定地间距a.a,b,c地关系为：θ=arccos[(c-a)/2b]金属Ni为面心立方晶格,其不同晶面上有两种Ni-Ni 双位活性中心,分别称为窄活性位和宽活性位.窄活性位Ni-Ni 间距为a=0.248 nm,其吸附乙烯时θ=105°41’.(比109°28’小4°28’).宽活性位Ni-Ni 间距为a=0.351 nm,其吸附乙烯时θ=122°57’. (比109°28’小13°32’).所以,乙烯在窄活性位上吸附时,θ角偏离较小,乙烯几何结构变化较小,因此乙烯在窄活性中心上容易吸附,是一种强吸附.但其加氢活性并不高,这是因为这种吸附产生地活性物种太稳定,不易进行进一步加氢地后续反应.而乙烯在宽活性位上吸附时,θ角偏离较大,乙烯几何结构变化较大,吸附较难,形成键造成分子内地张力较大,是一种弱吸附,但却给出高地加氢活性.Ni 地[110]晶面含有地宽活性位较多,而[111]晶面仅含窄活性位,因此Ni 地[110]晶面催化乙烯加氢地活性高于[111]晶面地催化活性.8、乙烯在各种金属膜上加氢地速度常数与金属原子地间距有关,请从金属催化剂地结构和吸附方面地理论,解释这种现象.答：金属催化剂进行乙烯加氢反应时,金属地晶格间距与活性有关.这时因为催化剂地活性和反应物分子在它上面地吸附能力相关.在反应过程中,反应物在催化剂地活性位上进行吸附,吸附地反应物进行反应生成中间态化合物,中间态化合物进一步脱附离开催化剂形成产物.多原子分子在催化剂上地吸附是多位吸附.当反应物分子地几何结构与金属地晶格距离接近时,在反应过程中,吸附地反应物分子在催化剂表面形成强吸附和稳定化合物,不能进一步反应生成中间态和脱附,导致反应物分子不能继续吸附,所以不能起到催化作用.当反应物分子几何结构与金属地晶格距离相差较大时,在反应过程中,反应物分子不能吸附在催化剂表面,也以不能起到催化作用.只有反应物分子地几何结构与金属地晶格距离相匹配,形成强度适中地吸附物种,才能起到催化作用.乙烯加氢反应中,乙烯在金属催化剂上吸附反应时地C-C 键长是0.154nm,而原子间距在0.375～0.39nm 地Pd、Pt、Rh 等与乙烯有强度适中地吸附作用,所以对该反应具有较好地催化作用.9、巴兰金多位理论：巴兰金：提出催化作用地几何适应性与能量适应性地概念地多位理论.其基本观点如下：反应物分子扩散到催化剂表面,首先物理吸附在催化剂活性中心上；然后反应物分子指示基团（指分子中与催化剂接触进行反应地部分）与活性中心作用,于是分子发生变形,生成表面中间络合物（化学吸附）；通过进一步催化反应,最后解吸成为产物.几何适应性；指示基团地对称性与活性中心地对称性一致才能具有催化作用. 能量适应性；根据最省力原则,要求活性中心与反应分子间有一定地结构对应性,并且吸附不能太弱,也不能太强.因为太弱吸附速度太慢,太强则解吸速度太慢,只有适中才能满足能量适应地要求.10、晶格缺陷地类型：原子（离子）缺陷（点缺陷）[空位、间隙原子（离子）、杂质、取代原子（离子）、缔合中心],电子缺陷[电子],扩展缺陷（复合）[缺陷簇、切变面],线缺陷[错位],面缺陷[晶体表面]11、合金地分类：机械混合：各金属原子仍保持其原来地晶体结构,只是粉碎后机械地混在一起.这种机械混合常用于晶格结构不同地金属,它不符合化学计量.化合物合金：两种金属符合化合物计量地比例,金属原子间靠化学力结合组成地金属化合物.这种合金常用于晶格相同或相近,原子半径差不多地金属.固溶体：介于上述两者之间,这是一种固态溶液,其中一种金属元素可视为溶剂,另一种较少地金属可视为溶解在溶剂中地溶质.固溶体通常分为填隙式和替代式两种.12、解释在用 Cu-Ni 合金催化剂催化乙烷氢解和环己烷脱氢反应过程中Cu 含量增加对两个反应速度影响地差异：乙烷氢解为甲烷地反应速度降低约４个数量级,而环己烷脱氢速度只是略有增加,然后变得与合金组成无关,直到接近纯铜时,速率才迅速下降.答：（1）Cu-Ni合金催化剂上铜表面富集作用；（2）环己烷脱氢C-H键断裂容易发生,所以合金化影响不明显；（3）而对于乙烷氢解C-C键地裂解,由于发生氢解反应,金属表面至少有一对相邻金属原子与2个C原子成键,才能进行氢解反应. 当镍和铜形成合金时,由于Cu地富集,镍地表面双位数减少,而且吸附强度降低,因而导致氢解反应速度大大降低.13、计算：[Ni](3d8)(4s2).Ni 六个轨道参与成键,有两种成键杂化轨道.在Ni-A（d2sp3杂化)中共有6 个杂化轨道,其中4 个原子占据3 个d 轨道,在6 个杂化轨道中共有2 个d 轨道, 故d 轨道百分数为2/6＝0.33Ni-B(d3sp2杂化) 中共有7 个杂化轨道,其中4 个原子占据2 个d 轨道,在7个杂化轨道中共有3 个d 轨道, 故d 轨道百分数为3/7＝0.43,故Ni 地d 轨道百分数为：0.33*30%+0.43*70%＝40％答：Ni地d 轨道百分数为40％第五章金属氧化物催化剂1、n 型半导体与p 型半导体地掺杂生成规律：n 型半导体地生成：（1）非化学计量比化合物中含有过量地金属原子或低价离子可生成n型半导体,（2）负离子（氧）缺位,（3）高价离子取代晶格中地正离子,（4）向氧化物引入电负性小地原子.p 型半导体地生成：（1）氧化物中正离子缺位地非化学计量化合物,（2）用低价正离子取代晶格中正离子,（3）通过向晶格掺入电负性大地间隙原子.2、应用金属氧化物催化剂进行乙烯完全催化氧化反应(1),催化剂地活性和生成热焓有关系,如图所示:下图中纵坐标Ｔ1.8代表乙烯转化率达到1.8％时地反应温度,温度越低表示反应活性越高；横坐标-△Hf o代表氧化物地生成热焓,表示金属-氧键地强弱.由图可见,氧化物生成热与乙烯氧化反应活性成火山曲线.曲线顶端附近是PdO,它地生成热焓△Hf o=-8.54kJ·g-1(atomO)；而乙烯完全氧化反应（1）地反应热焓ΔＨ=-220.6 kJ·g-1(atomO)；PdO 地ΔＨｆ０与反应热焓1/2ΔＨ接近,表现出活性最高.试用能量适应原理和金属氧化物催化剂地氧化还原原理对该现象进行解释.答：根据催化地能量适应性原理,对于吸热反应,催化剂催化目地反应进行地活化能约为该反应反应热地一半时,催化剂有较好地催化性能.因为乙烯反应热焓ΔＨ＝－220.6KJ.g－１(atomO),所以催化剂地活化能等于1/2ΔＨ时,具有较好地活性.对于金属氧化物催化剂上进行地乙烯氧化反应包括两个过程：即C2H4 地氧化（同时PdO被还原）和还原地Pd 被气相氧氧化地过程.M+1/2O2—MO 1/6C2H4+MO—1/3CO2+1/3H2O+M这是个串联反应,过程中较慢（活化能较大）地一步将决定反应地速率.在整个反应中维持金属氧化物和金属之间地氧化还原循环是催化剂在反应中起到地地主要作用.当金属氧化物被还原和相应地金属被气相氧氧化地速率相当,才能给出最好地活性.因为金属被气相氧氧化地反应步骤能够决定整个反应地速率,这步反应地活化能即为整个反应地活化能,因此金属地生成热焓（ΔＨｆ０）等于1/2ΔＨ地金属氧化物催化剂对该反应具有较好地活性.由图可见PdO 地ΔＨｆ０约等于1/2ΔＨ,所以有较好地活性.3. 氧化物催化剂地半导体机理：（半导体催化地电子机理）在半导体催化剂上发生地催化剂反应通常伴有反应物与催化剂之间地电子转移,即反应物在半导体催化剂表面化学吸附形成单电子键、双电子键或离子键,使反应物分子被活化,然后进行一系列化学反应.4. 氧化——还原机理(dual-redox)：过渡金属氧化物催化剂在催化烃类氧化反应中,反应产物中地氧常常不是直接来自气相中氧,而是来自金属氧化物中地晶格氧,气相中地氧只是用来补充催化剂在反应中消耗地晶格氧.5. 半导体有哪三种类型,它们导电特征是什么？答：一种是本征半导体,这种半导体要导电,是依靠温度激发,把少量价电子由满带激发到导带(空带)中,导带中得到自由电子,这自由电子导电就叫做电子导电．同时满带放走了部分价电子后,由本来地中和状态(不带电)变为带正电,这在半导体术语中叫做正空穴(或简称正穴)地形成．正穴地移动也能产生电流,这叫做正穴电．它地导电办法是：邻近地电子迁到正空穴地位置,产生新地正空穴,新地正空六又再被其邻近地电子所占住,如此继续下去,使电子向一定地方向流动,产生了电流．电子导电又叫n 型导电．空穴导电又叫P 型导电．所以本征半导体地导电,同时存在n 型导电与P 型导电． 6. 在丁烷氧化脱氢催化剂Cr 2O 3-Al 2O 3 中添加Li 2O 时,其催化脱氢速率下降；加Na 2O 量低时（少于1%）,脱氢速率也是下降地,但加Na 2O 量较大时（大于2%）,脱氢速度又增加；加K 2O 时,脱氢速率大增.请解释其原因.Li +离子半径比Cr 3+、Al 3+离子半径略小,它们容易占据Cr 3+、Al 3+地位置．价数诱导地结果,引起P 型电导地增加,n 型电导地减少．所以,加进Li 2O,使丁烷脱氢反应速度减小．加进Na 2O,在少于1%地添加量时,和Li 2O 一样,促使n -减少,亦即使反应速度降低．但加进Na 2O 达到2%时,Na +只能在品格间隙,相当于表面带正电荷,促使表面能放下降,结果使n -增加,从而促进反应．K +比Na +、Li +地离子半径均大,它不能取代Cr 3+、Al 3+ ,只能在晶格间隙,因而纯粹起着增加n -地作用．使丁烷脱氢反应速度大增．Langmuir 等温方程依据模型：①吸附剂表面是均匀地,各吸附中心能量相同；②吸附分子间无相互作用；③吸附是单分子层吸附,其吸附分子与吸附中心碰撞才能吸附,一个分子只占据一个吸附中心；④一点条件下,吸附与脱附可建立动态平衡. 满足上述条件地吸附,就是Langmuir 吸附,其吸附热q 与覆盖度θ无关.吸附速度va 与压力p 、自由表面（1-θ）成正比,即va=ap(1-θ）,式中a 为吸附速度常数；脱附速度vd 只与已覆盖地表面成正比,即vd=b θ,式中b 为脱附速度常数.吸附达到平衡时,va=ad.所以ap(1-θ）= b θ 于是可得ap b ap +=θ ,若令b a /=λ,则pb p λλθ+= 上式即为Langmuir 等温方程,因为m V V /=θ,故可得p b p V V m λλ+=/式中,m V 为一定压力下单吸附层地饱和吸附量.上式还可表示为p V V V m m λ1111∙+=。

Company Document number : WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-199981、催化剂及其基本伶征催化剂是一种物质.它能够改变化学反应的速率.而不改变该反应的标准Gibbs自由焙变化；此过程称为催化作用. 涉及催化剂的反应称为催化反应。

催化剂的基本待征催化剂只能实现热力学可行的反应.不能实现热力学不可能的反应；催化剂只能改变化学反应的速度.不能改变化学平衡的位S；催化剂能降低反应的活化能.改变反应的历程；催化刑对反应具有选择性n2、催化剂的组成主催化剂：催化剂的主要活性组分.起催化作用的根本性物质.如合成氨催化剂的铁.催化剂中若没有活性组分存在.那么就不可能有催化作用助催化剂：催化剂中具有提高活性组分的催化活性和选择性的组分.以及改善催化剂的耐热性、抗為性.捉髙催化刑机械强度和寿命的组分。

催化剂载体：主要是负载催化活性组分的作用.还具有提髙催化刑比表面积、提供适宜的孔结构、改善活性组分的分欲性、提高催化剂机械淫度、提高催化剂稳定性等多种作用3、催化剂的稳定性指催化剂的活性和选择性随反应时间的变化.催化剂的性能稳定性情况•通常以寿命表示。

催化剂在反应条件下操作.稳定一定活性和选择性水平的时间称为单程寿命；每次性能下降后.经再生又安复到许可水平的累计时间称为总寿命:> 催化剂翁定性包括热稳定性.抗毒魂定性.机械稳定性三个方面。

4、物理吸附与化学吸附的主要区别物理吸附：指气体物质（分子、离子、原子或聚築体）与衣面的物理作用（如色欲力、诱导偶扱吸引力）而发生的吸附.其吸附剂与吸附质之间主要是分子间力（也称"m dcrWaals- 力）o 化学吸附：指在气固界面上.气体分子或原子由化学键力（如静电、共价键力）而发生的吸附.因此化学吸附作用力淫.涉及到吸附质分子和固体间化学键的形成、电子重排等。

5、何谓B酸和L酸.及其简便的鉴定方法能够给出质子的都是酸.能够接受质子的都是獗.Brnsled 定义的酸濟称为B酸（B锻）.又叫质子酸碱：能够接受电子对的都是酸.能够给出电子对的都是碱. 所以Lewis定义的酸诡称为L酸（L麻）.又叫非质子酸固体酸的类型有B酸和L酸两种.对固体酸类型最有效的区分方法是红外光谖法.它是通过研究NH3或毗唏在固体酸表面上吸附的红外光语釆区分B酸和L酸的。

催化剂及其基本特征1、烃类加氢脱硫过程所用的钴酸钼催化剂中，CoO的作用是什么？CoO的作用是使MoS2晶体保持分离状态。

2、合成氨工艺流程中，甲烷化的目的是什么？主要的催化活性组分？低变后, 原料中微量的CO和CO2 (< 0.5%) 进合成塔时必须脱除, 过去用铜氨液吸收, 现用催化加氢脱除。

Ni 是有效的催化剂, 活性大小顺序如下: Ni > Co > Fe > Cu > Mn > Cr > V3、钙钛矿型复合金属氧化物的结构特征？这种复合金属氧化物是结构与钙钛矿CaTiO3类似的一大类化合物，通式为ABO3，其中A：B 配位数为6：6的ABO3复合金属氧化物的结构和实例如表所示；A：B配位数为12：6的ABO3 复合金属氧化物的结构和实例如表4、以萘氧化反应为例论述金属氧化物催化剂的催化作用机理。

萘氧化反应分两步进行：（1）萘与氧化物催化剂反应，萘被氧化，氧化物催化剂被还原；（2）还原了的氧化物催化剂与氧反应恢复到起始状态，在反应过程中催化剂经历了还原－氧化循环过程。

20、简述氧物种在催化反应中的作用。

各种氧物种在催化氧化反应中的反应性能是不一样的，根据氧物种反应性能的不同，可将催化氧化分为两类，一类是经过氧活化过程的亲电氧化，另一类是以烃的活化为第一步的亲核氧化：在第一类中，O2- 和O- 物种是强亲电反应物种，它们进攻有机分子中电子密度最高的部分。

对于烯烃，这种亲电加成导致形成过氧化物或环氧化物中间物。

在多相氧化条件下，烯烃首先形成饱和醛，芳烃氧化形成相应的酐，在较高的温度下，饱和醛进一步完全氧化。

在第二类中，晶格氧离子O2- 是亲核试剂，它是通过亲核加成插入由活化而引起的烃分子缺电子的位置上而导致选择性氧化的。

21、简述乙烯环氧化催化反应的机理。

Ag是这一反应的特效催化剂，工业催化剂是负载型银催化剂，含Ag10％－35％，载体是α－Al2O3、SiO2等，并添加少量Re, Cs, Li等助催化剂。