催化基础知识培训

催化基础知识普及氧物种为了认识催化氧化反应的规律性，了解作为反应物之一的氧和氧化物催化剂中的氧在表面上的存在形式和在反应中的作用，无疑是我们关注的问题之一。

（1）氧吸附态氧在催化剂表面上的吸附极其复杂，有分子形式吸附的缔合吸附和解离吸附，且氧原子可以进入金属晶格内部，生成表面氧化物。

一般在氧化物上主要存在的氧物种有：分子氧O2、分子吸附氧O2-、原子吸附氧O-、表面晶格氧O2-以及体相晶格氧O2-。

相互转化关系：分子氧O2<——>分子吸附氧O2-<——>原子吸附氧O-<——>表面晶格氧O2-更为具体：O2(g) <——>O2(s) <——>O2-(s) <——>O22-(s) <——>2O-(s) <——>2 O2-(s)活性O-(s) >O22-(s)> O2-(s)（2）氧物种表征现在普遍认为在催化剂表面上氧的吸附形式主要有：电中性的氧分子物种（O2）ad和代负电荷的氧离子物种（O2-<（2为下标>分子吸附氧、O-原子吸附氧、O2-<（2为上标>晶格氧<包括表面晶格氧和体相晶格氧>），这些氧物种可以采用电导、功函、ESR以及化学方法给与测定。

以分子氧形式进行化学吸附时，氧物种的电导不变，而以离子氧形式进行化学吸附时，常常伴以很明显的电导变化，并且由于在表面上形成一负电荷层和靠近晶体表面层形成正的空间电荷，使功函随之增加，所以可借助电导和功函的测量容易区别可逆吸附的分子氧和不可逆吸附的离子氧。

对于离子氧O-和O2-（2为下标，分子吸附氧），可以借助两者在ESR谱上的不同信号而加以区别。

更为准确的方法是：核自旋I=5/2的同位素17O，其在吸附时，ESR谱有精细结构。

如吸附态为O-物种，其精细结构由6条线组成（我在测CeO2表面氧时，发现奇怪现象：550度焙烧后的氧可以观测到典型的O-、O2-谱线；但是650度焙烧的氧出现6条谱线，我只是常规的ESR，没有采用同位素，为何也出现6条谱线，晕！！！），而吸附态为O2-物种时，由于未成对电子和两个17O核作用，精细结构为11条谱线。

第十四部分催化剂基础知识一、选择题（中级工）1、按( B )分类，一般催化剂可分为过渡金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、固体酸催化剂等。

A、催化反应类型B、催化材料的成分C、催化剂的组成D、催化反应相态2、把暂时中毒的催化剂经过一定方法处理后，恢复到一定活性的过程称为催化剂的（ D ）。

A、活化B、燃烧C、还原D、再生3、把制备好的钝态催化剂经过一定方法处理后，变为活泼态的催化剂的过程称为催化剂的( A )。

A、活化B、燃烧C、还原D、再生4、催化剂按形态可分为( D )A、固态，液态、等离子态B、固态、液态、气态、等离子态C、固态、液态D、固态、液态、气态5、催化剂的活性随运转时间变化的曲线可分为( A )三个时期A、成熟期一稳定期一衰老期B、稳定期一衰老期一成熟期C、衰老期一成熟期一稳定期D、稳定期一成熟期一衰老期6、催化剂的主要评价指标是( B )A、活性、选择性、状态、价格B、活性、选择性、寿命、稳定性C、活性、选择性、环保性、密度D、活性、选择性、环保性、表面光洁度7、催化剂的作用与下列哪个因素无关( B )A、反应速率B、平衡转化率C、反应的选择性D、设备的生产能力8、催化剂须具有( B )A、较高的活性、添加简便、不易中毒B、较高的活性、合理的流体流动的性质、足够的机械强度C、合理的流体流动的性质、足够的机械强度、耐高温D、足够的机械强度、较高的活性、不易中毒9、催化剂一般由( C )、助催化剂和载体组成A、粘接剂B、分散剂C、活性主体D、固化剂10、催化剂中毒有( C )两种情况A、短期性和长期性B、短期性和暂时性C、暂时性和永久性D、暂时性和长期性11、关于催化剂的描述下列哪一种是错误的( C )A、催化剂能改变化学反应速率B、催化剂能加快逆反应的速率C、催化剂能改变化学反应的平衡D、催化剂对反应过程具有一定的选择性12、使用固体催化剂时一定要防止其中毒，若中毒后其活性可以重新恢复的中毒是( B )A、永久中毒B、暂时中毒C、碳沉积D、钝化13、下列叙述中不是催化剂特征的是( A )A、催化剂的存在能提高化学反应热的利用率B、催化剂只缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态C、催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不发生改变D、催化剂对反应的加速作用具有选择性14、原料转化率越高，可显示催化剂的( A )越大A、活性B、选择性C、寿命D、稳定性15、载体是固体催化剂的特有成分，载体一般具有( D )的特点A、大结晶、小表面、多孔结构B、小结晶、小表面、多孔结构C、大结晶、大表面、多孔结构D、小结晶、大表面、多孔结构16、在催化剂中，一些本身没有催化性能，却能改善催化剂性能的物质，称为（ B ）A、活性组分B、助催化剂C、载体D、抑制剂17、在固体催化剂所含物质中，对反应具有催化活性的主要物质是( A )A、活性成分B、助催化剂C、抑制剂D、载体18、在实验室衡量一个催化剂的价值时，下列哪个因素不加以考虑( D )A、活性B、选择性C、寿命D、价格19、催化剂之所以能增加反应速度，其根本原因是( A )。

催化剂基础必学知识点
以下是催化剂基础知识点的一些必学内容：
1. 催化剂的定义：催化剂是通过降低化学反应活化能，促进反应速率
的物质。

催化剂通常不会在反应中被消耗，可循环使用。

2. 催化剂的分类：催化剂可分为均相催化剂和异相催化剂。

均相催化
剂与反应物处于相同的物理状态，而异相催化剂与反应物处于不同的
物理状态，如固体催化剂与气体或液体反应物。

3. 催化剂作用原理：催化剂通过提供反应所需的活化能路径，降低反
应的活化能，从而加速反应速率。

催化作用可以通过等温吸附、表面
反应、脱附等步骤进行。

4. 活性位点和选择性：催化剂表面上的活性位点是反应发生的关键位置，能够吸附反应物并促使反应发生。

催化剂可以具有选择性，使特
定的反应路径成为优势途径。

5. 催化剂的性质：催化剂的性质包括化学成分、晶体结构、表面吸附
性能、酸碱性、比表面积等。

这些性质会影响催化剂的活性和选择性。

6. 催化剂的毒性和失活：某些物质（称为毒物）能够降低催化剂的活性，甚至使其失活。

这可能是由于毒物的吸附阻塞了活性位点，或者
破坏了催化剂的晶体结构。

7. 催化剂的应用：催化剂广泛应用于化学工业、能源领域、环境保护
等方面，例如在催化裂化和加氢裂化中用于石油加工，以及在汽车尾
气净化系统中用于减少有害物质的排放。

以上是催化剂基础知识的一些必学内容，掌握这些知识将有助于理解催化剂的原理及应用。

催化剂基础知识催化剂是一种能够改变化学反应速率的物质，常被用于促进化学反应以提高生产效率和降低能源消耗。

理解催化剂的基础知识是学习化学工程、材料科学和许多其他相关领域的关键。

本文将介绍催化剂的定义、分类、工作原理和应用领域。

一、催化剂的定义和分类催化剂是指物质在参与化学反应过程中，通过提供反应路径上更低的能量过渡态而增加反应速率的物质。

催化剂本身在反应结束后可以回收并循环使用。

催化剂可以根据其物理和化学性质分类。

按照物理性质，催化剂可以分为固体、液体和气体催化剂。

固体催化剂是最常见的一类，包括金属、氧化物、硅胶等。

液体催化剂主要应用于液相反应，而气体催化剂则主要用于气相反应。

按照化学性质，催化剂可以分为酸性、碱性、氧化性和还原性催化剂。

酸性催化剂通常是固体酸或酸性离子液体，用于酸催化反应。

碱性催化剂可以是氧化物或碱性离子液体，用于碱催化反应。

氧化性催化剂可以将其他物质氧化为更高价态，而还原性催化剂则具有还原其他物质的能力。

二、催化剂的工作原理催化剂可以通过两种方式提高化学反应速率：一是提供一个更低的反应路径，使反应物之间的相互作用更容易发生；二是降低反应的活化能，使反应更容易发生。

催化剂的工作原理可以通过表面活性位的概念来解释。

活性位是指催化剂表面上具有化学反应活性的位置。

催化剂通过活性位与反应物之间形成键合，从而使反应物分子结构发生改变，形成中间物质并最终得到产物。

活性位的数量和表面吸附性能是决定催化剂活性的重要因素。

催化剂还可以通过提供一个更有利的反应环境来促进化学反应。

例如，一些酸性催化剂可以通过提供质子来增强酸催化反应。

其他催化剂可以通过吸附气体分子来降低反应物的浓度，从而增加反应速率。

三、催化剂的应用领域催化剂在许多工业领域都扮演着重要的角色。

以下是一些常见的应用领域：1. 石油炼制：催化剂被广泛用于石油加工中，如裂化、重整和脱硫等过程。

2. 化学合成：许多重要的化学合成反应都需要催化剂来实现高选择性和高产率。

催化剂与催化作用基础知识框架一、催化剂定义催化剂是一种能够加速化学反应的物质，而自身在反应前后质量和化学性质不发生改变。

这种物质被称为催化剂。

二、催化作用原理催化作用的核心原理是通过降低反应的能量障碍，从而加速反应的进行。

这种原理通常被称为“激活能”或“催化势”。

三、催化剂活性催化剂的活性通常用单位时间内单位质量催化剂所引起的反应量来表示。

活性是衡量催化剂效率的重要指标。

四、催化剂选择催化剂的选择通常需要考虑以下几个方面：催化剂的活性、稳定性、选择性、可回收性以及环境友好性等。

不同的化学反应需要不同类型的催化剂，因此了解催化剂的性质和选择标准是非常重要的。

五、催化剂制备催化剂的制备通常包括以下步骤：制备催化剂的原材料、制备催化剂的溶液或浆料、催化剂成核与生长、催化剂颗粒的大小与形态控制、催化剂的干燥和焙烧等。

制备工艺的不同会对催化剂的性能产生重要影响。

六、催化剂表征催化剂的表征主要包括对其物理化学性质以及结构特性的研究。

这些性质可以通过各种表征技术来研究，如X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、光谱技术等。

通过对这些表征结果的分析，可以了解催化剂的结构特点、活性组分及其分布情况等信息，为优化催化剂性能提供依据。

七、催化反应动力学催化反应动力学主要研究在一定温度压力条件下，反应物在催化剂表面的吸附和脱附速率以及反应在表面上的进行速率等。

这些研究可以帮助理解催化反应过程，并优化反应条件以提高反应效率。

八、催化应用催化应用广泛，如石油化工、煤化工、环保、生物医药、材料科学等领域。

在这些领域中，通过利用催化剂可实现能源的有效利用和环境保护。

例如，通过使用催化剂可以将石油中的重质组分转化为轻质油品，将煤炭气化成合成气等。

此外，在环保领域，通过使用催化剂可以处理废气、废水和固体废弃物等。

在生物医药领域，通过使用催化剂可以合成药物和生物材料等。

在材料科学领域，通过使用催化剂可以合成新型材料等。

催化重点知识点一、概述催化剂定义描述：在反应体系中,若存在某一种类物质，可使反应速率明显变化（增加或减少)，而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变，这种物质称为催化剂.催化剂可以是正催化剂,也可以是负催化剂.催化剂的组成：主体，载体,其他。

主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。

助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂.主催化剂：起催化作用的根本性物质。

没有它不存在催化作用。

共催化剂：催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质，但各自的催化活性大小不同，活性大的为主催化剂，活性小的为共催化剂。

两者组合可提高催化活性。

助催化剂：是催化剂中提高主催化剂的活性、选择性、改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等性能的组分。

催化反应：有催化剂参与的反应.催化反应的分类：通常根据体系中催化剂和反应物的“相”分类;也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。

催化反应分为：均相催化反应，多相催化反应，酸碱反应,氧化还原反应。

均相催化反应：催化剂和反应物形成均一的相，可以是气相、液相。

多相催化反应:催化剂和反应物处于不同相,催化剂通常均为固体.可分为气固、液固.酸碱反应:在反应中发生电子对转移的称为酸－碱反应。

氧化还原反应：在反应中发生一个电子转移的称为氧化－还原反应。

催化特征：1催化是一种知识，是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。

2催化不能改变化学反应热力学平衡, 但促使热力学可自发发生的反应尽快发生,尽快达到化学平衡。

3催化是选择性的，往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生，尽速达到平衡.如果可能，它还要同时抑制其它反应的进行。

四、如果热力学允许,催化对可逆反应的两个方向都是有效的.催化的本质：在催化剂作用下,以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。

催化剂是一种中介物质,它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率(或降低了反应温度),但其自身最终并没有被消耗。

催化基础知识普及、探讨帖之五：催化期刊及投稿此帖主题相信大家平时了解的比较多，恐怕也是大家最为关心的问题之一。

小木虫论文投稿专版关于此方面的介绍比较多也比较详细，且我们催化专版也有几个帖子专门进行了探讨和讨论，而我对这方面了解比较少（主要是没发过什么文章，哈哈），此帖内容主要是对网络上的一些投稿知识进行汇总（加入了少的可怜的自己对催化期刊的认识及投稿经验）。

目的还是办此系列帖的主旨：介绍催化相关基础知识、抛砖引玉、相互学习、分享经验及教训。

催化是一门跨学科、跨专业的科学，按理论上讲化学类，甚至物理等类的期刊都可以收录催化相关的文章，因此本贴并不打算介绍诸如《科学》、《自然》、《德国应用化学》、JACS 等等这些高等次的通用型期刊，此帖只局限于催化专业期刊。

简而言之：只介绍含有“催化”两字的相关期刊。

具体介绍各个催化期刊之前，有必要对现今几大出版社或数据库简要介绍一下（一般催化期刊都是这四个出版社或数据库名下的）：（1）Elsevier Science出版社Quote:Elsevier出版的期刊是世界公认的高品位学术期刊，且大多数为核心期刊，被世界上许多著名的二次文献数据库所收录。

SDOS目前收录1700多种数字化期刊，该数据库涵盖了食品、数学、物理、化学、生命科学、商业及经济管理、计算机科学、工程技术、能源科学、环境科学、材料科学和社会科学等众多学科。

该数据库不仅涵盖了以上各个学科的研究成果，还提供了简便易用的智能检索程序。

通过Science Direct Onsite（SDOS）中国集团的数据库支持，用户可以使用Elsevier Science为其特别定制的科学、技术方面的学术期刊并共享资源。

目前(截止到2005年11月16日)该数据库已有期刊种数1,734,期刊期数145,078 ，文章篇数2，576，316，最早年份为1995年。

这个数据库的服务器是通过专线对中国大陆用户提供服务的。

Elsevier Science是一家非常好的电子出版商，从2001年1月起，就已有28家杰出的学术机构加入了Elsevier SDOS中国集团。

提升管在流化过程中，当气速高于带出速度，固体颗粒便被带出。

把带出的颗粒沿一根垂直管道向上运动，这根管道称为提升管。

提升管主要有两种用途。

一是用于固体颗粒输送；一是作为反应器，亦称为提升管反应器，催化剂和气相原料在提升管中停留时进行反应，在出口处反应产物与催化剂分离。

催化剂经再生后又重新进入提升管，构成一循环流化床反应系统。

提升管反应器的主要优点是返混较小，效率高，结构简单。

目前的催化裂化装置都采用提升管反应器。

提升管反应器的基本结构形式如图1所示。

提升管反应器的直径由进料量确提升管反应器的作用定。

工业上一般采用的线速是入口处为4-7m/s，出口处为12-18m/s。

随着反应深度的增大，油气体积流量增大，因此有的提升管反应器由不同直径的两段（上粗下细）组成二提升管反应器的高度由反应所需时间确定，工业设计时多采用2-4s的反应时间。

近年来由于进入反应器的再生催化剂温度多已提高到650-720C，提升管下段进料油与再生催化剂接触处的混合温度较高，当以生产汽油、柴油为上要目标时，反应只需2s左右的时间就已基本完成，过长的反应时间使二次裂化反应增多，反而使口的产物的收率下降。

为了优化反应深度，有的装置采用终止反应技术，即在提升管的中上部某个适当位置注人冷却介质以降低终中部的反应温度，从而抑制二次反应。

有的还在注人反应终止剂的问时相应地提高或控制混合段的温度，称为混合温度控制技术（MTC。

此项技术的关键是如何确定注入冷却介质的适宜位置、种类和数量。

国内有些炼油厂采用了注入终止剂技术，但是仅是凭经验来确定有关的参数，可靠性差。

中国石油大学提出的提升管反应器流动一反应模型可以对提升管内的反应过程进行三维模拟，初步解决了科学确定上述有关参数的问题。

图2是在某催化裂化装置的提升管的适当位置注入反应终止剂前后提升管沿高的温度及反应产二物产率变化情况的模拟计算结果。

由此可见，注入终止剂后，汽油和柴油的产率都有所提高。

注入终止剂的效果与原工况及注入的条件有关。

第二章吸附作用一、概述凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤．在反应过程中，至少有一种反应物参与吸附过程．多相催化反应的机理与吸附的机理不可分割．固体表面是敞开的，表面原子所处的环境与体相不同，配位不饱和，它受到了一个不平衡力的作用，当气体与清洁固体表面接触时，将与固体表面发生相互作用，气体在固体表面上出现了累积，其浓度高于气相，这种现象称吸附现象( adsorption)．与吸收（absorption）不同，吸收发生在体相. 吸附气体的固体物质称为吸附剂．被吸附的气体称为吸附质．吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态．吸附发生在吸附剂表面的局部位置上，这样的位置就叫吸附中心或吸附位．吸附中心与吸附的物质共同构成表面吸附络合物．当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加时，称吸附过程，反之，当气体在表面上的浓度减小时，则为脱附过程．二、物理吸附与化学吸附吸附可以分为物理吸附与化学吸附两种．它们的作用力不同．物理吸附是由分子间作用力，即van der W alls 力所产生．由于这种力较弱，故对分子结构影响不大，所以可把物理吸附类比为凝聚现象．化学吸附的作用力属于化学键力（静电与共价键力）．由于此种力作用强，涉及到吸附分子和固体间的电子重排、化学键的断裂或形成，所以对吸附分子的结构影响较大．吸附质分子与吸附中心间借此种力形成吸附化学键．化学吸附类似化学反应．由于产生吸附的作用力不同，两种吸附有不同的特征，两者主要特征比较见表2.1.表2.1物理吸附与化学吸附主要特征比较化学吸附物理吸附．(A) 吸附热≥80kJ·mol-10-40kJ·mol-1这是化学吸附的充分,但不是必要的条件(B) 吸附速率常常需要活化，所以速率慢因不需活化，速率快(C) 脱附活化能≥化学吸附热凝聚热(D) 发生温度常常在高温下（高于气体的液化点）接近气体的液化点(E) 选择性有选择性，与吸附质、吸附剂的本性有关无选择性，任何气体可在任何吸附剂上吸附(F) 吸附层单层多层(G) 可逆性可逆或不可逆可逆表2.2和表2.3提供了某些气体的液化潜热、物理吸附热与化学吸附热，以供比较．表2.2某些气体的液化潜热和最大物理吸附热[4]Gas H2O2N2CO CO2CH4C2H4C2H2NH3H2O Cl2 q(kJ/mol) 0.92 6.69 5.61 6.02 25.10 9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41 q max(kJ/mol) 8.4 20.9 20.9 25.1 37.7 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6表2.3某些气体的化学吸附热Q(kJ/mol)[4]气体Ti Ta Nb W Cr Mo Mn Fe Co Ni Rh Pt H2188 188 167 71 134 117O2720 494 293 N2586 293CO 640 192 176CO2682 703 552 456 339 372 222 225 146 184NH3301 188 155C2H4577 427 427 285 243 209三、吸附位能曲线吸附过程中，吸附体系（吸附质—吸附剂）的位能变化可以用吸附位能图表示．对大多数物理吸附而言，其位能变化原则上可以使用Lennard－Jones曲线来描述，该曲线原来是用以描述两个气体分子质点在相互靠近时的位能变化．当然在吸附场合就不单单是两个质点间的相互作用，而是吸附分子与表面上的许多原子间的相互作用．这种相互作用的总位能是吸附分子与每一个表面原子作用能量的加合．对这种加合，Lennard－Jones曲线给出的描述基本上是正确的．图2.1是表示分子物理吸附中位能变化的Lennard－Jones图，其中的X表示分子A2距表面无限远位能取作零时与表面的距离．随着分子与表面的接近，位能下降，到Y时发生了物理吸附，放出吸附热Q p，这是物理吸附热．当分子再靠近表面，因排斥作用增强、吸引作用相对减弱，使体系位能上升，由于稳定性原因，体系不能在这样的状态稳定存在．图2.1 A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线[6]描述活性原子在固体表面上化学吸附的位能变化可用Morse公式近似计算得到，见图2.2的曲线．对大多数化学吸附来说，这种图给出的形状也是类似的.图2.2 活性原子A在固体表面S上的吸附位能曲线[6]X表示活性原子A与表面相距很远时的体系位能。

工艺基础知识1．什么是催化剂？催化作用的特征是什么？答：在化学反应中能改变反应速度而本身的组成和重量在反应前后保持不变的物质叫催化剂。

加快反应速度的称正催化剂；减慢的称负催化剂。

通常所说的催化剂是指正催化剂。

催化作用改变了化学反应的途径。

在反应终了，相对于始态，催化剂虽然不发生变化，但却参与了反应，例如形成了活化吸附态，中间产物等，因而使反应所需的活化能降低。

催化作用不能改变化学平衡状态，但却能缩短了达到平衡的时间，在可逆反应中能以同样的倍率提高正逆反应的速度。

催化剂只能加速在热力学上可能发生的反应，而不能加速热力学上不可能发生的反应。

催化作用的选择性。

催化剂可使相同的反应物朝不同的方向反应生成不同的产物，但一种催化剂在一定条件下只能加速一种反应。

例如一氧化碳和氢气分别使用铜和镍两种催化剂，在相应的条件下分别生成甲醇和甲烷+水。

一种新的催化过程，新的催化剂的出现，往往从根本上改变了某种化学加工过程的状况，有力推动工业生产过程的发展，创造出大量财富，在现代的无机化工、有机化工、石油化工和新兴的海洋石油化工工业中这样的例子不胜枚举。

在与人类的生存息息相关的诸多方面如资源的充分利用，提高化学加工过程的效率，合成具有特定性能的产品，有效地利用能源，减少和治理环境污染以及在生命科学方面，催化作用具有越来越重大的作用。

2．什么是活化能？答：催化过程之所以能加快反应速度，一般来说，是由于催化剂降低了活化能。

为什么催化剂能降低活化能呢？关键是反应物分子与催化剂表面原子之间产生了化学吸附，形成了吸附化学键，组成表面络合物，它与原反应物分子相比，由于吸附键的强烈影响，某个键或某几个键被减弱，而使反应活化能降低很多。

催化反映中的活化能实质是实现上述化学吸附需要吸收的能量。

从一般意义上来说，反应物分子有了较高的能量，才能处于活化状态发生化学反应。

这个能量一般远较分子的平均能量为高，两者之间的差值就是活化能。

在一定温度下，活化能愈大，反应愈慢，活化能愈小，反应愈快。