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第三章酸性催化剂及其催化作用本章重点内容固体表面的酸性质及其测定方法；酸中心的形成与结构；二元氧化物酸中心判定经验规则固体酸的催化作用概述酸性催化剂是石油炼制与化学工业中使用较多的一类催化剂，如烃类的裂化、烃类的异构化、芳烃和烯烃的烷基化、烯烃的水合制醇、醇的脱水等反应都使用酸性催化剂。
(烃类裂化异构化烷基化水合脱水相应方程式)(img)早期用硫酸、氢氟酸、磷酸、等液体酸或三氯化铝等路易斯酸作为催化剂。
这些酸都具有确定的酸强度、酸类型，而且在较低温度下有相当高的催化活性(活化能低即提供较少的势能就可以让反应继续进行,说明活性高)。
从产品分离、设备腐蚀，尤其从环保方面考虑，使用固体酸催化剂替代H2SO4、HF和AlCl3等液体酸催化剂的工艺十分重要。
本章主要探讨固体酸催化剂及其催化作用。
B（BrÖnsted）酸和L(Lewis)酸的概念凡是能给出质子的物质称为B酸NH3 十H3O＋（B酸）＝NH4＋十H2O凡是能接受电子对的物质称为L酸BF3（L酸）十：NH3 F3B：NH3固体酸：凡能化学吸附碱性物质的固体。
按BrÖnsted和Lewis的定义：能给出质子或者接受电子对的固体称之为固体酸。
固体酸的类型1 、天然粘土类：高岭土、膨润土、蒙脱土、天然沸石等，主要组分为氧化硅和氧化铝；2、浸润类：液体酸(H2SO4、H3PO4)负载在相应的载体（氧化硅和氧化铝）上；3、阳离子交换树脂4、金属氧化物或复合氧化物：如ZrO2, WO3 MoO3, WO3-ZrO2, MoO3-ZrO2, 杂多酸、合成分子筛等5、金属盐：NiSO4, AlPO4 ，AlCl3固体表面酸性测定方法固体表面的酸性质固体表面的酸性质包括如下几方面表面酸中心类型：有2种类型酸中心，即BrÖnsted酸中心和Lewis酸中心酸强度及强度分布酸量固体表面的酸性质表征方法非水溶液的指试剂法(Non-aqueous indicator methods)红外光谱法(Infrared spectroscopic method)(用KBr压片制成分析样品,之前要对KBr中微量水小心处理)微量热法(Microcalorimetric methods)碱性气体吸附法(Adsorption of gas bases)程序脱附法(Temperature-programmed-desorption, TPD)模型反应法(Model reactions for determination of surface acidity)指试剂法固体表面的酸强度定义为将吸附的中性的碱转变为其共轭酸的能力：B+H+=BH+如果碱性指示剂B与其共轭酸BH+式有不同的颜色，可以选择具有不同解离常数的指示剂B ，看能否与转变为其共轭酸BH+式该方法的缺点：无法区分B酸中心和L酸中心；如果固体酸本身有颜色，该方法不能用。
催化剂工程导论 - 大纲及思考题答案催化剂课程教学内容及教学基本要求第一章工业催化剂概述本章重点催化若干术语和基本概念，难点催化剂的化学组成和物理结构。
第一节催化剂在国计民生中的作用本节要求了解催化剂在国计民生中的作用(考核概率5%)。
1 催化剂―化学工业的基石2 合成氨及合成甲醇催化剂3 催化剂与石油炼制及合成燃料工业4 基础无机化学工业用催化剂5 基本有机合成工业用催化剂6 三大合成材料工业用催化剂7 精细化工及专用化学品中的催化8 催化剂在生物化学工业中的应用9 催化剂在环境化学工业中的应用第二节催化若干术语和基本概念本节要求理解催化若干术语和基本概念(考核概率90%)，掌握催化剂的化学组成和物理结构(考核概率95%)。
1 催化剂和催化作用 2 催化剂的基本特征 3 催化剂的分类4 催化剂的化学组成和物理结构5 多相和均相催化剂的功能特点6 多相和均相催化剂的同一性7 新型催化剂展望第二章工业催化剂的制造方法本章重点是沉淀法和浸渍法，难点是催化剂的制备原理和技术要点。
第一节沉淀法本节要求理解沉淀法的分类(考核概率60%)，掌握沉淀操作的原理和技术要点(考核概率80%)，了解沉淀法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 沉淀法的分类2 沉淀操作的原理和技术要点3 沉淀法催化剂制备实例第二节浸渍法本节要求掌握各类浸渍法的原理和操作(考核概率80%)，了解浸渍法催化剂制备实例(考核概率20%)。
1 各类浸渍法的原理及操作 2 浸渍法催化剂制备实例第三节混合法本节要求了解混合法制备催化剂（考核概率20%）第四节热熔融法本节要求了解热熔融法制备催化剂（考核概率20%）第五节离子交换法本节要求理解由无机离子交换剂制备催化剂，由离子交换树脂制备催化剂（考核概率40%）。
1 由无机离子交换剂制备催化剂。
2 由离子交换树脂制备催化剂。
第六节催化剂的成型本节要求了解催化剂成型工艺，几种重要的成型方法（考核概率20%）。
催化剂评价实验——高径比对催化剂活性影响相关资料 一、 化学与催化反应工程 李绍芬第14章 实验室反应器及实验数据处理 14.1 实验室反应器的类型 14.1.1 固定床反应器使用积分反应器或微分反应器来测定反应速率时，需保证反应物料在床层中呈活塞流，及不存在轴向及径向扩散。
要做到这一点，床层高度L 与催化剂颗粒直径d p 的比值pdL 必须足够大，经验证明，当pdL ≥150时，积分反应器内保证能达到活塞流。
催化剂颗粒直径与床层直径d r 之比rpd d亦甚重要，此值越小，则径向传热量越大。
实践中推荐使用的rpd d在1/6到1/10之间。
rpd d值不但影响径向传热及传质，同时影响到径向流速分布及流体是否会发生短路现象。
rpd d值过大，流体分布不匀则是存在的。
从动力学研究的角度看，催化剂颗粒大小的选定，取决于内扩散影响是否已消除，d p 决定后，便可根据上述rpd d值范围确定床层直径d r 。
实际操作中，对于气固相催化反应而言，雷诺数Re = d p ·u·ρ/μ（其中u 流体线速，ρ流体密度，μ流体粘度）需要保证大于30，以使物料流动具有湍流的性质，另一方面又可保证径向流速分布均匀。
此外，催化剂的装填必须十分小心，做到充填均匀。
否则易于产生沟流及偏流等现象，影响测定的准确性。
二、 催化剂工程导论 王尚弟 孙俊全第三章 催化剂性能的评价、测定和表征 第二节 活性评价和动力学研究 四 评价与动力学试验的流程和方法二预实验 用流动法测定催化剂的活性，或者研究催化反应的动力学，首先都必须考虑气体在反应器中的流动状况和扩散效应，才能得到活性和动力学数据的正确数值。
……，关键问题在于确定最适宜的催化剂粒径和最适宜的气体流速这两项基本数据。
……，其中为了消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径d r 和催化剂颗粒直径d g 之比应为6＜gr d d ＜12。
……根据大量实践经验，一般要求沿反应管横截面能并排安放6-12粒催化剂颗粒，催化剂层高度应超过直径2.5-3倍。
第一章催化剂根本知识1、名词解释（1）活性：催化剂使原料转化的速率，工业生产上常以每单位容积(或质量)催化剂在单位时间内转化原料反响物的数量来表示，如每立方米催化剂在每小时内能使原料转化的千克数。
（2）选择性：目的产物在总产物中的比例，实质上是反响系统中目的反响与副反响间反响速度竞争的表现。
（3）寿命：指催化剂的有效使用期限。
（4）均相催化反响：催化剂与反响物同处于一均匀物相中的催化作用。
（5）氧化复原型机理的催化反响：催化剂与反响物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。
（6）络合催化机理的反响：反响物分子与催化剂间配位作用而使反响物分子活化。
（7）〔额外补充〕什么是络合催化剂？答：一般是过渡金属络合物、过渡金属有机化合物。
（8）反响途径：反响物发生化学反响生成产物的路径。
（9）催化循环：催化剂参与了反响过程，但经历了几个反响组成的循环过程后，催化剂又恢复到初始态，反响物变成产物，此循环过程为催化循环。
（10）线速度：反响气体在反响条件下，通过催化床层自由体积的的速率。
（11）空白试验：在反响条件下，不填充催化床，通入原料气，检查有无壁效应，是否存在非催化反响。
（12）催化剂颗粒的等价直径：催化剂颗粒是不规那么的，如果把催化剂颗粒等效成球体，那么该球体的直径就是等价直径。
（13）接触时间：在反响条件下的反响气体，通过催化剂层中的自由空间所需要的时间。
（14）初级离子：内部具有严密构造的原始粒子。
（15）次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-----造成固体催化剂的细孔。
2.表达催化作用的根本特征，并说明催化剂参加反响后为什么会改变反响速度？①催化剂只能加速热力学上可以进展的反响，而不能加速热力学上无法进展的反响。
②催化剂只能加速反响趋于平衡，而不能改变平衡的位置〔平衡常数〕。
③催化剂对反响具有选择性。
④催化剂的寿命。
催化剂之所以能够加速化学反响趋于热力学平衡点，是由于它为反响物分子提供了一条轻易进展的反响途径。
催化剂评价实验——高径比对催化剂活性影响相关资料 一、 化学与催化反应工程 李绍芬第14章 实验室反应器及实验数据处理 14.1 实验室反应器的类型 14.1.1 固定床反应器使用积分反应器或微分反应器来测定反应速率时，需保证反应物料在床层中呈活塞流，及不存在轴向及径向扩散。
要做到这一点，床层高度L 与催化剂颗粒直径d p 的比值pd L必须足够大，经验证明，当pd L≥150时，积分反应器内保证能达到活塞流。
催化剂颗粒直径与床层直径d r 之比rp d d 亦甚重要，此值越小，则径向传热量越大。
实践中推荐使用的rp d d 在1/6到1/10之间。
rp d d 值不但影响径向传热及传质，同时影响到径向流速分布及流体是否会发生短路现象。
rp d d 值过大，流体分布不匀则是存在的。
从动力学研究的角度看，催化剂颗粒大小的选定，取决于内扩散影响是否已消除，d p 决定后，便可根据上述rp d d 值范围确定床层直径d r 。
实际操作中，对于气固相催化反应而言，雷诺数Re = d p ·u·ρ/μ（其中u 流体线速，ρ流体密度，μ流体粘度）需要保证大于30，以使物料流动具有湍流的性质，另一方面又可保证径向流速分布均匀。
此外，催化剂的装填必须十分小心，做到充填均匀。
否则易于产生沟流及偏流等现象，影响测定的准确性。
二、 催化剂工程导论 王尚弟 孙俊全第三章 催化剂性能的评价、测定和表征 第二节 活性评价和动力学研究 四 评价与动力学试验的流程和方法二预实验 用流动法测定催化剂的活性，或者研究催化反应的动力学，首先都必须考虑气体在反应器中的流动状况和扩散效应，才能得到活性和动力学数据的正确数值。
……，关键问题在于确定最适宜的催化剂粒径和最适宜的气体流速这两项基本数据。
……，其中为了消除气流的管壁效应和床层的过热，反应管直径d r 和催化剂颗粒直径d g 之比应为6＜grd d ＜12。
