催化原理-金属氧化物的催化作用与催化氧化反应
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✓氨吸附/脱附法研究发现随着在MoO3 – P2O5体系中加入少量的Bi2O3后催化剂的酸性迅速增加,并达到极大值,然后随Bi2O3的量增加而下降✓亲核氧化反应的第一步是有机分子的活化,然后进行氧离子的亲核加成作用✓催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应,必须具备酸性和氧化还原两种催化功能,并且这两种功能又必须相互协同进行✓✓不同氧化物上的实验结果表明:第V、Ⅵ、Ⅶ族过渡金属氧化与配位多面体形成不同类型的键合方式,并且在确定有机分子亲核插入机理中起着重要的作用✓强亲电性的O 2-和O -物种进攻有机分子中电子密度最高的部分进行亲电加成形成过氧或环氧化合物,并且进一步发生断裂而使烃分子降解起始,烯烃形成饱和醛,而芳烃形成相应的酸酐✓ 在高温时,高反应性的饱和醛迅速发生全氧化催化剂要活化烃类并使其进一步进行氧化反应,必须具备酸性和氧化还原两种催化功能,并且这两种功能又必须相互协同进行✓ 催化剂的酸碱性质变化对催化反应选择性的影响不是由于分子中官能团反应能力改变而引起的,而仅是改变了吸附性质,即改变反应物或产物分子在催化剂表面上的停留时间(1)丁烯氧化脱氢的工业催化剂① Bi – Mo 氧化物体系。
在这类催化剂中,Mo 或Bi – Mo 氧化物是主要活性组分,碱金属、铁系元素、ⅤB 元素的氧化物主要起到提高活性、选择性和结构稳定性的作用,SiO2或 A12O3作为载体② 以Sb 或Sn 的氧化物为基础的二组分或多组分氧化物催化剂③ 以Ti 氧化物为基础的多组分混合氧化物是近年来开发的一类催化剂 ④ 铁酸盐催化剂体系 ⑤ H – 198型铁系催化剂如何确定半导体氧化物为n 型或p 型① n 型氧化物的金属离子应该有容易达到的较低的氧化态;如:ZnO 和Fe3O4。
② p 型氧化物的金属离子应有容易达到的高的氧化态;如:Cu2O 和CoO 。
p 型半导体活性最高,其次是绝缘体,n 型半导体活性最低。
✓ 晶格氧离子O2-是亲核试剂,它没有氧化性质,它们可以通过亲核加成插入到烃类分子缺电子的位置上,导致选择性氧化,这种方式生成的含氧化合物的类型取决于反应物分子与催化剂表面活性中心之间形成的中间态结构1.两种以上的吸附部位阴离子,金属阳离子的不同变价。
催化作用原理第二章催化作用的化学基础1、催化剂的性能指标活性:衡量催化剂效能大小、表示催化剂加快化学反应速率程度的一种度量。
选择性工厂常用产率来表示催化剂的优劣:催化剂的活性可用以下三种方法来表示:(1)反应速率反应速率用来表示反应的快慢。
当用反应速率比较催化剂的活性时,应保证反应时的温度压力和原料的配比等均相同,此时反应速率越快表示催化剂的活性越好。
(2)转化率转化掉的反应物的量占反应物总量的百分数。
是常用的比较催化剂活性的参量。
在用转化率比较活性时,要求反应温度、压力、原料气浓度和停留时间都相同。
此时,转化率越高,催化剂的活性越大。
(3)活化能一般说,一个反应在某催化剂上进行时活化能低,则表示该催化剂的活性高,反之亦然。
通常都是用总包反应的表观活化能作比较2.固体催化剂的组成四部分:主催化剂,共催化剂,助催化剂(助剂),载体A:主催化剂(主活性组分): 在催化剂中产生活性的组分。
B:共催化剂:即和主催化剂同时起作用的组分。
C:助催化剂:(助剂,促进剂)本身无活性或活性较小,加入少量后,可大大提高催化剂的活性、选择性、寿命、稳定性等性能的物质。
它又可以区分为:(1)结构性助剂:改变活性组分的物理性能。
(2)调变性(电子性)助剂:改变活性组分的电子结构(化学性能)来提高活性组分的活性和选择性等的物质。
K2O:使V2O5能级发生变化,改变了它的电子结构性能,提高了活性—调变性。
(3)晶格缺陷型助剂:使活性相原子排列无序化,从而使活性物质微晶间形成更多的晶格缺陷,产生了新的活性中心,使活性提高的物质。
(4)扩散型助剂:加入硝酸盐、碳酸盐或有机物,使之在焙烧时分解而在催化剂中形成孔,提高体相内活性组分的利用率的物质。
(5)毒化型助剂:消除D:载体:担载活性组分和助剂的物质。
载体和助剂区别:载体量大,活性作用缓和、不明显;助剂量少,活性作用明显。
载体在催化剂中的作用:1) 支撑作用:决定催化剂的基本物理结构和性能。
中国石油大学(北京)远程教育学院催化原理期末复习题一、给出下面概念和术语的定义1、催化剂的活性;2、Bronsted酸、Bronsted碱;3、清洁能源;4、原子经济;5、金属分散度;6、载体;7、结构不敏感反应;8、化学吸附;9、清洁化工技术;10、后过渡金属聚合催化剂;11、晶面;12、择形催化;13、催化剂的骨架密度;14、催化剂的比孔容;15、努森(Knudsen)扩散;16、晶胞;17、催化剂的化学稳定性;18、催化剂;19、催化剂的稳定性;20、吸附等温式(吸附平衡式、等温吸附方程);二、单项与多项选择题1、下列多相催化反应步骤中()是化学步骤。
A.吸附氢解反应增强;B.脱附;C.内扩散;D.表面反应2、下面()化合物为Lewis酸碱化合物。
A.MgO;B.NaOH;C.NH3;D.KOH3、()不是多相催化反应步骤中的物理步骤。
A.反应物内扩散;B.产物外扩散;C.反应物吸附;D.产物内扩散4、下面()物质含有固体酸中心。
A.分子筛;B.高岭土;C.烧碱;D.阴离子交换树脂5、分子筛的空间结构基本单位有()。
A.八面体;B.四面体;C.六面体;D.环6、催化剂的要素是().A.物质;B.没有消耗;C.能量;D.自由能小于零的反应7、下面()物质不含固体酸中心.A.阳离子交换树脂;B.活性白土;C.硅酸铝;D.(NH4)2CO3 8、金属、载体间的强相互作用可导致()。
A.H2吸附下降;B.氧化反应速率下降;C.CO吸附下降;D.加氢反应速率下降9、下面()可作为活性的表示方法。
A.转化率;B.选择性;C.反应温度;D.时空产率10、晶体中存在下列()因素将导致晶体不是理想晶体。
A.点缺陷;B.缝隙原子;C.面缺陷;D.线缺陷11、下列物质有可能作为催化剂的是( )A.高岭土;B.岩石;C.木炭;D.不锈钢12、下列多相催化反应步骤中()是物理步骤。
A.吸附;B.脱附;C.内扩散;D.表面反应13、()是Langmuir吸附模型的条件.A.单层,定位;B.表面理想;C.吸附质间无作用;D.达到平衡14、催化剂的作用是( )。
光催化原理及应用起源光触媒,是一个外来词,起源于日本,由于日本文字写成“光触媒”,所以中国人就直接把她命名为“光触媒”。
其实日文“光触媒”翻译成中文应该叫“光催化剂”翻译成英文叫“photo catalyst”。
光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。
在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射,结果发现水被分解成了氧和氢。
这一效果作为“ 本多· 藤岛效果” (Honda-Fujishima Effect)而闻名于世,该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师—--—东京工艺大学校长本多健一的名字.这种现象相当于将光能转变为化学能,以当时正值石油危机的背景,世人对寻找新能源的期待甚为殷切,因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目,但由于很难在短时间内提取大量的氢气,所以利用于新能源的开发终究无法实现,因此在轰动一时后迅速降温。
1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行,日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念,并提出应用于氮氧化物净化的研究成果.因此二氧化钛相关的专利数目亦最多,其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。
以此为契机,光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加,从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。
二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用,将为人们带来清洁的环境、健康的身体。
催化剂是加速化学反应的化学物质,其本身并不参加反应。
典型的天然光催化剂就是我们常见的叶绿素,在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物.光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料,它涂布于基材表面,在光线的作用下,产生强烈催化降解功能:能有效地降解空气中有毒有害气体;能有效杀灭多种细菌,并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理;同时还具备除臭、抗污等功能。