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目录中文摘要 (2)外文摘要 (3)引言 (4)1.金属氧化物催化剂结构 (5)1.1基本金属氧化物催化剂结构 (5)1.1.1 M2O型和MO型氧化物 (5)1.1.2M2O3型 (5)1.1.3MO2型 (6)1.1.4M2O5型和MO3型 (6)1.2复合金属氧化物催化剂的结构类型 (7)1.2.1尖晶石结构 (7)1.2.1钙钛矿结构 (7)2．氧化物催化剂的酸碱性质 (8)3．选择性催化氧化反应 (8)4．金属氧化物催化剂的研究进展 (9)5．金属氧化物催化剂的展望 (9)6．结语 (9)参考文献 (10)金属氧化物催化剂研究金属氧化物催化剂简单介绍指导老师：吴彬（黄山学院化学化工学院，黄山，安徽245041）摘要：本文主要对金属氧化物催化剂及其分类、应用进行了综述，主要介绍了金属氧化物催化剂的结构类型、氧化物催化剂的酸碱性质选择性催化氧化反应，并对近些年来发展应用总结和评述。
关键词：金属氧化物催化剂；氧化物催化剂酸碱性质；选择性催化氧化Advance in Metal Oxide CatalystsMetal oxides catalysts simple introductionDirector：Wu Bin（chemistry and chemical engineering ,Huang shan university, Anhui 245041）Abstract:This paper focuses on the metal oxide catalyst and its classification, applications are reviewed, mainly introduces the structure type of metal oxide catalyst, surface acidity and basicity of metal oxides selective catalytic oxidation reaction, and in recent years the development and application of summary and review.Key Words:metal oxide catalyst; acid-base properties of oxide catalyst; selective catalytic oxidation引言在工业上用得最多的是过渡金属氧化物，它们广泛用于氧化还原型机理的催化反应；主族元素的氧化物多数用于酸碱型机理的催化反应，包括氧化、脱氢、加氢、氧化脱氢、氨化氧化、氧氯化等反应[1]（见表1）。
专科《工业催化》一、（共50题,共100分）1. 关于催化剂描述不正确的是 ( ) （2分）A.催化剂量与化学计量方程式无关B.反应速度通常与催化剂量成正比C.加速反应但不参加反应者也是催化剂D.参加反应后催化剂会有变化但很微小.标准答案：C2. 工业上用于空气氧化乙烯制环氧乙烷的催化剂中和分别作为( ) （2分）A.主催化剂和助催化剂B.主催化剂和载体C.载体和主催化剂D.助催化剂和主催化剂.标准答案：B3. MgO载体是( ) （2分）A.酸性载体B.两性载体C.中性载体D.碱性载体.标准答案：D4. 在过渡金属中，下列哪种物质的化学吸附最弱( ) （2分）A.乙烷B.乙烯C.乙炔D.苯.标准答案：A5. 孔半径范围在1.5~15nm的孔称为（）（2分）A.微孔B.中间孔C.中大孔D.大孔.标准答案：B6. 下列催化剂制备方法中，只能制备低含量金属负载型催化剂的是( ) （2分）A.沉淀法B.机械混合法C.离子交换法D.浸渍法.标准答案：C7. B.E.T.方程式的导出是基于( ) （2分）A.化学吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来B.物理吸附的多分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的C.物理吸附的单分子层理论，用Langmuir的理想表面吸附模型推导出来的D.物理吸附的多分子层理论，用Freundlich的非理想表面吸附模型推导出来的.标准答案：B8. 两种反应物参加的多相催化反应中( ) （2分）A.两种反应物都必须发生化学吸咐B.至少一种反应物发生化学吸附C.至少一种反应物发生物理吸附D.以上都可以.标准答案：B9. 在催化剂的煅烧过程中，下列哪种说法不正确( ) （2分）A.失去化学键合的水或二氧化碳B.不改变孔径分布C.形成活性相D.稳定机械性质.标准答案：B10. 助催化剂（）（2分）A.本身对某一反应有很好的活性B.加入的量一般小于催化剂总量的10%C.对载体没有帮助D.对催化活性组分无影响.标准答案：B11. 下列哪种制备方法是控制均匀沉淀的有效方法( ) （2分）A.在金属盐溶液中加NaOH作沉淀剂B.在金属盐溶液中加尿素作沉淀剂并加热C.在金属盐溶液中加Na2CO3作沉淀剂D.在金属盐溶液中加醋酸作沉淀剂.标准答案：B12. 在用压汞法测孔结构时( ) （2分）A.样品孔半径越大，所需汞压越大B.样品孔半径越小，所需汞压越小C.样品孔半径越大，所需汞压越小D.样品孔半径与所需汞压无关.标准答案：C13. 下列金属催化剂中，加氢反应活性最高的是( ) （2分）A.PtB.PdC.NiD.Cu.标准答案：A14. 在过渡金属催化加氢催化剂中，一般其“d带空穴”和“d特征百分数”范围在 ( ) （2分）A.0~2，40~50%B.2~4，40~50%C.0~2，80~90%D.2~4，80~90%.标准答案：A15. 下列哪些气体在型半导体上吸附，会使其电导率增大，溢出功下降。
1.1 、论述催化剂是如何加速反响速率的？催化剂可使化学反响物在不改变的情况下，经由只要较少活化能的路径来进行化学反响。
所以加速了反响速率。
1.2 、催化作用有哪些根本特色？1)催化剂只能加速热力学上能够进行的反响，而不能够加速热力学上无法进行的反响。
2)催化剂只能加速反响趋于平衡，而不能够改变平衡的地址〔平衡常数〕。
3)催化剂对反响拥有选择性。
4)实质上催化剂其实不能够无量期地使用，在长远受热和化学、物理作用下，会发生不能逆的变化，这将以致催化剂活性下降，最后以致催化剂失活。
1.3 、说明催化剂为什么不能够改变平衡反响的平衡地址？对于给定的反响，在条件下，其催化和非催化过程的 - △ G r值是相同的，即 K f值是相同的，所以平衡地址没有改变。
另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，GRT ln kp ，其中k p为反响的平衡常数，G是产物与反响物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的向来态，而与过程没关。
催化剂的存在不影响G 值，它只能加速到达平衡所需的时间，而不能够搬动平衡点。
1.4 、拥有加氢功能的催化剂经常对脱氢反响也有活性。
试恩赐讲解。
依照 K f = , 催化剂能够以相同的比率加速正、逆反响的速率常数。
所以，对于可逆反响，能够催化正方向反响的催化剂，就应该能催化逆方向反响。
2.1 、平时固体催化剂有哪几个局部组成的？载体和助催化剂的功能分别是什么？平时估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个局部组成。
（1〕载体：载体是催化剂活性组分的分别剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。
（2〕助催化剂：自己没有活性也许活性很小，但参加到催化剂中后，能够改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构、孔结构、分别状态、机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、牢固性和寿命。
2.2 、在甲烷催化氧化偶联反响研究中，若是反响物进料为甲烷和氧气，反响产物经气相色谱解析结果mol %组成以下： CH4 20%、 C2H430%、 C2H6 20% 、 CO2 20% 、 CO 10% 。
幻灯片1●第五章工业催化剂的制备与使用幻灯片2§5.1 概述●催化剂的制备是催化剂研究开发的一个重要的方面，是影响催化剂性能的重要因素。
●相同组成的催化剂如果制备方法不一样，其性能可能会有很大差别。
即使是同一种制备方法，加料顺序的不同也可能导致催化剂性能的很大不同。
一、对工业催化剂的要求● 1. 活性高● 2. 选择性好● 3. 在使用条件下稳定● 4. 具有良好的热稳定性、机械稳定性和杭毒性能● 5. 价格低廉幻灯片3●二、催化剂制备的要点●多种化学组成的匹配●各组分一起协调作用的多功能催化剂●一定物理结构的控制●粒度、比表面、孔结构、机械强度等●催化剂的制备一般经过三个步骤：●1.选择原料及配制原料溶液●选择原料必须要考虑到原料纯度●副产物的分离或蒸发去除的难易●2.选择制备方法●将原料转变为微粒大小、孔结构、相结构、化学组成合乎要求的基体材料。
幻灯片4●3.通过物理方法及化学方法把基体材料中的杂质去除，并转变为宏观结构、微观结构以及表面化学状态都符合要求的成品。
工业催化剂幻灯片5●三、催化剂的一般制备方法●沉淀法●浸渍法●混合法●离子交换法●此外：热分解法、熔融法、还原法●新技术：微乳技术、超临界技术、膜技术等幻灯片6●§5.2沉淀法制备工业催化剂●沉淀法：借助于沉淀反应, 用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物，经过分离、洗涤、干燥和焙烧成型等步骤制成催化剂。
●工业催化剂：金属氧化物、非金属氧化物、金属。
●常以硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐溶液与沉淀剂反应生成沉淀。
幻灯片7●一.沉淀过程和沉淀剂的选择●在沉淀过程中采用什么沉淀反应，选择什么样的沉淀剂，是沉淀工艺首先要考虑的问题。
●同一催化剂可以从不同的原料开始制造，如镍，可以制成Ni(OH)2沉淀或NiCO3沉淀；●同一种离子可以以正离子状态存在，也可以以负离子状态存在，如Cr3+与CrO4–。
●沉淀形成包括晶核生成和晶核长大两个过程。
●沉淀时金属盐类的选择● 一般选用硝酸盐、碳酸盐、有机酸盐● 贵金属为氯化物的浓盐酸溶液● 铼选用高铼酸（H2Re2O7）幻灯片8●1.沉淀剂的选择(1)生产中常用的沉淀剂有：碱类（N H3·H2O、N a O H、K O H）；碳酸盐（N a2C O3、(N H4)2C O3、C O2）；有机酸（乙酸、草酸）等。
其中最常用的是N H3·H2O和(N H4)2C O3。
(2)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。
(3)沉淀剂的溶解度要大。
(4)沉淀物溶解度要小。
(5)沉淀剂必须无毒，不应造成环境污染。
幻灯片9●2.沉淀条件的选择●浓度：影响晶核生成和长大速率●浓度增大，晶核生长速度急剧增大。
●浓度增大，晶核长大速度缓慢增大。
●浓度增大，生成晶体颗粒愈来愈小。
●浓度过大，结晶速度过快，易产生无定型沉淀。
●最好是晶型沉淀。
●要控制适当的浓度。
幻灯片10●温度：低温有利于晶核形成，不利于长大，高温时有利于增大，吸附杂质也少。
幻灯片11●pH值：保持pH值相对稳定。
在不同pH值下, 沉淀会先后生成幻灯片12●加料顺序：加料顺序不同，直接影响沉淀过程中的pH值，因而对沉淀物的性能也会有很大的影响。
●加料顺序有：●顺加法：把沉淀剂加到金属盐溶液中。
●逆加法：把金属盐溶液加到沉淀剂中。
●并加法：把金属盐溶液和沉淀剂同时按比例加到中和沉淀槽中。
●搅拌：搅拌有利于晶粒长大，同时促进晶核的生成，但对后者的影响微弱。
●随着搅拌速度的提高，晶粒长大开始时急剧增加；当达到一极值后，再继续提高搅拌速度时，晶粒长大速度就基本不变。
幻灯片13●二、单组分沉淀法●溶液中只有一种物质与沉淀剂作用来制备单组分沉淀的方法称为单组分沉淀法，是制备单组分催化剂常用的一种方法。
●由于沉淀物只含有一种组分，操作比较简单，可用来制备非贵金属催化剂或者载体。
幻灯片14●三、均匀沉淀法●将金属盐溶液与沉淀剂母体充分混合成一个十分均匀的体系，然后调节温度，使沉淀剂母体加热分解，转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀。
●例如，在铝盐溶液中加入尿素，混合均匀后加热升温至90～100℃，此时体系中各处的尿素同时水解，放出O H-，于是氢氧化铝沉淀可在整个体系中均匀地形成。
幻灯片15表预沉淀剂和所利用的反应幻灯片16●四、共沉淀法●将含有两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，同时形成含有几种金属组分的沉淀物，称为共沉淀法。
●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p H值及其他条件都须满足各个组分一起沉淀的要求。
●共沉淀的特点：各组分间达到分子级的均匀混合，在热处理（煅烧）时可加速组分间的固相反应。
幻灯片17●制备合成甲醇用C u O-Z n O-A l2O3催化剂。
●将一定比例的C u(N O3)2、Z n(N O3)2、A l(N O3)3的混合溶液与N a2C O3溶液并加到沉淀槽中，搅拌的同时恒温沉淀，然后调节p H值、老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧后便得到催化剂。
幻灯片18●五、沉淀的陈化和洗涤1. 沉淀的陈化（老化）●沉淀反应终了后，将沉淀物与溶液在一定条件下接触一段时间，称为沉淀物的老化。
●老化阶段的作用：●颗粒长大●晶型完善及晶型转化●凝胶的脱水收缩2. 沉淀物的过滤与洗涤●一般洗涤到无OH-、NO3-、SO42-、Cl-、K+、Na+、NH4+等幻灯片19●一般地说，杂质的存在形式可能为：●①机械地掺杂于沉淀中；●②粘着于沉淀的表面；●③吸附于沉淀的表面；●④包藏于沉淀内部；●⑤成为沉淀中的化学组成之一。
●各种杂质的清除难易程度随上述顺序越来越难，前三种可用洗涤方法除去，后两种不能洗涤除去。
●为了减少包藏性杂质，要求原料溶液的浓度较低，在沉淀过程中进行充分搅拌。
●为了避免第五种形态的杂质，要求慎重地选择沉淀反应。
幻灯片20●六、沉淀的干燥、焙烧活化1. 干燥：除去湿沉淀中的洗涤液。
●干燥是固体物料的脱水过程，通常在60~200℃下的空气中进行，一般对化学结构没有影响，但对催化剂的物理结构，特别是孔结构及机械强度会产生影响。
2. 焙烧：热分解除去挥发性物质，或发生固态反应，微晶适度烧结。
●焙烧是使催化剂具有活性的重要步骤，在焙烧过程中既发生化学变化也发生物理变化。
幻灯片21●焙烧有三个作用：●⑴除去化学结合水和挥发性物质（CO2、NO2、NH3等），使之转化成所需的化学成分和化学形态。
气体逸出后在催化剂中留下空隙，使内表面增加。
●⑵通过控制焙烧温度，使基体物料向一定晶型或固溶体转变。
●⑶在一定的气氛和温度条件下，通过再结晶与烧结过程，控制微晶粒的数目与晶粒大小，从而控制催化剂的孔径和比表面等，控制其初活性，提高机械强度。
幻灯片22●沉淀法制备催化剂的案例分析——活性A l2O3的制备图酸中和法生产γ-A l2O3的图碱中和法生产η-A l2O3的流程示意图流程示意图幻灯片23讨论：●①原料种类：A l2(S O4)3较好，晶粒小，吸附能力强，机械强度高。
晶粒大小顺序：N a O HN H4O H N a2C O3②溶液浓度：浓度大，沉淀物粒子细，比表面积大，孔径小。
浓度小，沉淀物粒子粗，比表面积小，孔径大。
③温度和p H值：幻灯片24●④老化：加速凝胶向晶型转化⑤洗涤：影响孔结构，水：降低比表面积，孔容异丙醇：增加比表面积，孔容●表老化时间对氧化铝性质的影响（氨水中和硫酸铝）幻灯片25●§5.3浸渍法制备催化剂●浸渍法：将载体浸泡在含有活性组分的可溶性化合物溶液中，接触一定时间后除去过剩的溶液，然后干燥、煅烧和活化，即可制得催化剂。
●通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进行浸渍，然后干燥和焙烧。
幻灯片26●浸渍法的优点●可用已成型的载体（如氧化铝，氧化硅，活性炭，浮石，活性白土等），省去成型过程。
●可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构特性。
如比表面、孔径和强度等。
●由于所浸渍的组分全部分布在载体表面，用量可减小，利用率较高，这对贵稀材料尤为重要。
●浸渍法所涉及的过程比用沉淀法单纯得多，而且在工艺上也比较简单。
●用浸渍法制备催化剂，技术上比较容易掌握。
幻灯片27●一、载体的选择和浸渍液的配制1. 载体的选择●浸渍催化剂的物理性能在很大程度上取决于载体的物理性质，载体甚至还影响到催化剂的化学活性。
●正确地选择载体和对载体进行必要的预处理，是采用浸渍法制备催化剂时首先要考虑的问题。
●关载体的选择要从物理因素和化学因素两方面考虑。
幻灯片28●物理因素：颗粒大小、比表面积、孔结构；导热性、机械强度等。
●银催化剂及其载体γ-A l2O3的比表面积对照幻灯片29●化学因素：惰性载体：使活性组分得到适当的分布，使催化剂具有一定的形状、孔结构和机械强度。
如α-Al2O3。
载体与组分具有相互作用：使活性组分有良好的分散性和稳定性，改变催化剂的性能。
如，MoO3/TiO2生成固溶体。
载体具有催化作用：除负载活性组分外，自身也起催化作用。
如，Pt/Al2O3, Pt促进加氢、脱氢反应，Al2O3促进异构化反应。
幻灯片30●2.浸渍液的配制●通常用活性组分金属的易溶盐配成溶液，所用的活性组分化合物应该是易溶于水（或其它溶剂）的，且在煅烧时能分解成所需的活性组分，或在还原后变成金属活性组分；●同时还必须使对催化剂有毒的物质在热分解或还原过程中挥发除去。
●最常用的是硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐、乳酸盐等）。
●一般以去离子水为溶剂，但当载体能溶于水或活性组分不溶于水时，则可用醇或烃作为溶剂。
●浸渍液的浓度必须控制恰当。
幻灯片31●二、活性组分在载体上的分布与控制图活性组分在孔内的吸附幻灯片32图活性组分在载体上的分布类型幻灯片33●三、各种浸渍方法及其评价1. 过量浸渍法●将载体浸渍在过量的溶液中，溶液的体积大于载体可吸附的液体体积，一段时间后除去过剩的液体，干燥、焙烧、活化后就得到催化剂样品。
●常用于已成型的大颗粒载体，或多组分的分段浸渍。
2. 等体积浸渍法●将载体与正好可吸附量的浸渍溶液相混合，浸渍溶液刚好浸渍载体颗粒而无过剩。
●实际操作中通常采用喷雾法，即把配好的溶液喷洒在不断翻动的载体上，达到浸渍的目的。
●适用于多孔性微球或小颗粒载体的浸渍。
幻灯片34●3.多次浸渍法●重复多次的浸渍、干燥、焙烧可制得活性物质含量较高的催化剂。
●通常在以下两种情况下采用此法：● a. 浸渍化合物的溶解度小，一次浸渍不能得到足够大的负载量；● b. 多组分浸渍时，各组分之间的竞争吸附严重影响了催化剂的性能。
●每次浸渍后必须干燥焙烧，使已浸渍的活性组分转化为不溶性物质，防止其再次进入溶液，以提高下一次的吸附量。
●多次浸渍工艺操作复杂，劳动效率低，生产成本高，一般情况下应避免采用。
