第一章工业催化剂概述
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第一章:催化剂催化剂: 一类能够改变化学反应的速度,不改变热力学平衡,并不被明显消耗的物质。
正催化剂:能加快反应速度的Cat.负催化剂:能减慢反应速度的Cat.催化作用:是一种化学作用,是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加速或减慢化学反应速度的现象。
催化剂的基本特性:(1)只加速热力学可行的反应;(2)催化剂不影响平衡常数;(3)k 正与k 逆相同倍数增加(4)改变反应历程;(5)降低了反应活化能。
Arrhenius 方程: 催化剂好差的评价(价值):重要性顺序:选择性>寿命>活性(1) 催化剂的活性(activity )(2) 催化剂的选择性(selectivity ) (3) 催化剂的寿命(lifetime ),可以分为三个部分,成熟期,稳定期和衰老期。
(4) 催化剂的价格(cost )(5) 催化剂的稳定性(stability ) 补偿效应:在用不同方法制备的催化剂上,研究一个给定的催化反应时,用Arrhenius 方程表示反应速率常数时,不同催化剂的指前因子A 和活化能E 是以彼此补偿的方式变化的,导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反应速率常数(或反应速率)为恒值。
工业催化剂着重考虑的问题:(1)活性(包括选择性)(2)稳定性(3)流体流动性(4)机械性质多组分催化剂的成分:(1)活性组分(active components )或称主催化剂(maincatalist );对催化剂的活性起着主要作用。
它是催化剂设计的第一步,没有它,催化反应几乎不发生。
其类别主要有三:即导体、半导体和绝缘体。
(2)载体 (support 或 carrier );① 最重要的功能是分散活性组分、作为活性组分的基底,使活性组分保持大的表面积。
② 降低对毒物的敏感性;③ 载体为Cat.提供一定的孔隙结构;④ 改进催化剂的机械强度,及抵抗条件的应力能力⑤ 有些载体具有双功能性。
(3)助催化剂(promoter ):本身没有活性或活性很小,但在加入催化剂后(一般小于催化剂总量的10%)能使催化剂具有所期望的活性、选择性或稳定性。
工业催化剂的开发与应用第一章:催化剂的概述催化剂是化学反应中的一种特殊物质,它不参与反应本身,但能够显著地促进反应速率,提高反应的选择性和效率。
催化剂在工业生产中应用广泛,能够实现废液处理、能源转化、有机合成、材料制备等多种目的。
催化剂分类:催化剂按照其组成结构可分为单质催化剂、化合物催化剂和生物催化剂。
按照反应类型可分为氧化还原催化剂、酸碱催化剂、酶催化剂等。
第二章:催化剂的开发工业催化剂的开发和研究涉及到多个领域,包括化学合成、物理化学、工程学、光电学等。
催化剂的开发有以下几个步骤:1.催化剂的配方设计催化剂的配方设计是催化剂开发的第一步,它涉及到选择合适的催化剂成分、载体、添加剂等,并进行充分的测试和优化。
2.预处理和制备在催化剂的制备过程中,预处理和制备是很关键的一步。
预处理可以去除不必要的杂质和保留有效成分,而制备则包括沉积、烘干、焙烧等步骤。
3.表征和测试表征和测试是催化剂开发的重要环节,它可以确认催化剂的成分和结构特点,并评估其反应性能。
第三章:工业催化剂的应用1.石化工业催化剂在石化工业中得到广泛应用,它能够加速反应速率,改善产物质量,节省生产成本。
在炼油过程中,催化剂可以帮助将低价石油转化为高价产品,如汽油、柴油等。
2.环保领域工业催化剂可以在环保领域应用,它主要涉及到大气污染、水处理等方面。
催化剂能够加速废气中的有害物质转化为无害或低害物质,减少污染物排放。
3.制药领域工业催化剂可以用于制药领域,主要是合成药物过程中的中间体或原料的合成。
通过催化转化反应,提高药物的纯度和选择性,降低药品的成本。
第四章:催化剂的研究进展1.纳米催化剂技术纳米催化剂技术是催化剂研究的热点方向之一,其主要成分是纳米粒子。
纳米催化剂相对于传统催化剂具有更大的比表面积和较强的化学活性,因此在能源转化、环保、生物技术等方面具有广泛的应用前景。
2.光催化剂技术在光催化剂技术中,光照可以激活催化剂表面的活性中心,在光催化反应中发挥重要作用。
《催化材料及催化剂工程a》教学大纲课程编号:1032650总学时:32H(理论教学32H)学分:2基本面向:生物工程、制药工程、化学工程与工艺专业一、本课程的目的、性质及任务本课程属工程学科,是化工类及相近专业的选修课。
通过本课程的学习使同学们系统地掌握工业催化剂的基本概念、基本制造方法、性能的评价、测试和表征手段,了解工业催化剂的开发过程、制备设计和操作设计,为学生今后的科研和开发打下良好的基础。
二、本课程的基本要求1、掌握工业催化剂的基本概念、基本制造方法、性能的评价、测试和表征手段;2、了解工业催化剂的开发过程、制备设计和操作设计。
三、本课程与其它课程的关系先修课程:《物理化学》、《有机化学》、《无机化学》、《化工原理》等。
四、本课程的教学内容第一章工业催化剂概述(一)催化剂在国计民生中的作用(二)催化若干术语和基本概念第二章工业催化剂的制造方法(一)沉淀法、浸渍法、混合法、热融融法、离子交换法(二)催化剂的成型(三)典型工业催化剂制备方法实例(四)固体催化剂制备方法的新进展第三章催化剂性能的评价、测试和表征(一)概述(二)活性评价和动力学研究(三)催化剂的宏观物理性质测定(四)催化剂微观(本体)性质的测定和表征第四章工业催化剂的开发(一)概述(二)实验室工作(三)扩大实验(四)新型催化剂的工业生产、试用和换代开发第五章工业催化剂的制备设计(一)催化剂及其设计的理论概观(二)催化剂设计的一般程序(三)组分设计与验证性筛选(四)热力学分析与反应通道的设计(五)化学反应的机理研究与催化剂设计(六)催化剂原材料的选择(七)电子计算机辅助催化剂制备设计第六章工业催化剂的操作设计(一)操作设计概念(二)一般操作经验(三)使用技术中的若干选择与优化问题(四)电子计算机辅助催化剂操作设计五、学时分配本课程采用课堂教学,提倡启发式、讨论式教学组织实施,以充分调动学生的主观能动性和积极参与精神,提高教学质量和教学效果。