工业催化--第一章-催化剂与催化作用-(1).讲解学习

催化剂与催化作用第一章催化剂与催化作用基本知识催化剂是指能够改变化学反应速率但本身不参与反应的物质。

催化作用是通过催化剂为反应提供新的反应路径，降低反应的活化能，从而加快反应速率。

催化剂与催化作用是化学领域中的重要概念，本文将介绍催化剂与催化作用的基本知识。

一、催化剂的作用机理催化剂通过提供新的反应路径，降低反应的活化能，促进化学反应的进行。

催化剂表面上的活性位点与反应物分子发生相互作用，进而改变反应物的键能和键角，使得反应物易于发生化学反应。

催化剂不会消耗掉，而是在反应结束后可以从体系中分离出来，因此催化剂可以在许多次反应中重复使用。

二、催化剂的分类催化剂可以根据其所参与的反应类型进行分类，常见的催化剂有酸性催化剂、碱性催化剂和金属催化剂等。

1.酸性催化剂：酸性催化剂在催化作用中起到质子供给的作用，常见的酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸等。

酸性催化剂一般用于酸催化反应，如酯的酸催化水解反应、糖类的酸催化裂解反应等。

2.碱性催化剂：碱性催化剂在催化作用中起到电子供给或接受的作用。

碱性催化剂常见的有氢氧化钠、氢氧化钾等。

碱性催化剂一般用于碱催化反应，如酮类的否明反应、酮类的甲酰化反应等。

3.金属催化剂：金属催化剂可以通过改变反应物的电子结构或提供新的电子通道来促进反应。

常见的金属催化剂有铂、铁、铂铁等。

金属催化剂一般用于氧化还原反应、加氢反应等。

三、催化作用的特点1.催化作用能够提高反应速率，有时甚至可以达到数个数量级的效果。

2.催化剂可以对多种不同的反应起到催化作用，具有广泛的适应性。

3.催化剂与反应物之间的相互作用是可逆的，催化剂可以在多次反应中重复使用。

4.催化剂对反应的选择性较高，可以选择性地促进特定的反应。

四、催化剂的选择和设计催化剂的选择和设计是催化反应的关键步骤。

合适的催化剂可以提高反应速率，降低反应条件，并且具有良好的选择性。

1.催化剂的选择要考虑反应类型和反应物的特性。

不同类型的反应需要使用不同的催化剂，如酸催化反应使用酸性催化剂，氧化反应使用氧化剂催化剂等。

《工业催化》课程教学大纲工业催化第一章催化作用与催化剂基础第一节催化作用的定义与特征一、定义二、特征1、只能加速热力学上可行的反应2、只加速反应趋于平衡，而不改变平衡的位置3、通过改变反应历程改变反应速度4、降低反应活化能5、催化剂对反应具有选择性6、催化剂的寿命三、其他基本概念第二节对工业催化剂的要求一、估量一个催化剂价值的四个重要因素二、催化剂的工业性能第三节催化剂的组成与功能一、催化剂成分（固体Cat）二、活性组分1、主剂成分2、按活性组分作用分类3、按导电性分三、载体1、定义2、分类3、载体催化剂命名4、催化剂载体功能四、助催化剂1、帮助载体2、帮助活性组分3、一些主要过程常用助Cat和其功能4、存在的最适宜含量第四节催化体系分类一、相的均一性分类二、作用机理分类三、按反应类别分类第二章催化剂中的吸附作用第一节多相催化的反应过程一、多相催化反应步骤二、外扩散与外扩散系数 DE1、外扩散2、外扩散速率影响因数三、内扩散与内扩散系数 DI1、内扩散2、内扩散的三种类型第二节固体表面结构一、几个概念二、晶体表面的晶面1、晶体2、金属晶体的三种典型结构3、晶格、晶面4、暴露晶面的影响因数三、晶体的不完整性1、固体中缺陷分类2、点缺陷3、线缺陷4、结晶剪切5、堆垛层错与颗粒边界四、晶体表面与体相比较1、合金表面组成2、晶体表面结构3、氧化物表面组成五、晶体表面能量的不均匀性1、原子水平的团体不均匀2、表面力的差别六、晶体的不完整性与催化作用1、不完整性关联到表面催化活性中心2、表面结构与所处气氛有关3、表面组成与反应混合物组成有关第三节分子在固体表面的吸附一、物理吸附与化学吸附1、定义2、物理吸附与化学吸附的区别3、化学吸附与催化二、吸附质的可动性1、吸附质点的两种平均寿命2、定位吸附与非定位吸附3、固体Xe上吸附惰性气体的表面势能三、吸附的位能曲线1、气体分子撞击晶面情况2、吸附位能曲线3、过渡态4、物理吸附价值5、双原子分子另一种吸附情况四、化学吸附的类型1、离解吸附和不离解化学吸附2、均裂离解吸附和非均裂离解吸附3、离解化学吸附的氧化与还原4、非离解化学吸附下氧化与还原5、三种化学吸附键第四节晶体的电子结构一、分子轨道理论和固体能带模型1、原子轨道近似，相对能量和形状2、分子轨道理论3、能带的形成（固体）4、能带结构5、能级的密度6、能带结构理论说明7、物质按能带结构分类8、固体按导电性分类二、配位场模型1、配位场效应2、 d 轨道取向性3、3、实例三、价键理论—金属键的d%1、电子配对理论2、金属价键理论3、d 特性%第三章各类催化剂及催化作用第一节金属催化剂及催化作用一、金属催化剂1、种类2、用途3、特征二、金属催化剂的化学吸附1、气体在不同金属上化学吸附热变化2、气体在金属上化学吸附强度顺序3、金属按其对气体分子化学吸附的能力分类三、金属催化剂化学吸附的状态1、金属催化剂的电子逸出功φ2、反应物粒子的电势 I3、吸附状态四、化学吸附中的几何因素1、几何因素对活性影响2、理论五、吸附与催化——火山型原理1、火山型原理2、火山曲线3、实例六、一些气体的化学吸附态1、氢的吸附2、氧的吸附态2、氮的吸附态3、CO的吸附态5、烃类的吸附态6、乙炔7、苯8、饱和烃第二节固体酸碱催化剂一、定义、分类1、定义Brφnsted 和Lewis 定义2、分类二、机理1、金属氧化物2、混合金属氧化物3、影响酸位和碱位的因数三、固体表面酸、碱性测定1、酸位的类型及鉴定2、固体酸强度和酸量3、固体碱强度与碱量4、酸—碱对协同位5、固体超强酸、超强碱四、固体酸、碱催化作用1、酸位的性质与催化作用关系2、酸强度与催化活性和选择性关系3、酸量与催化剂活性关系4、正碳离子的形成及反应规律5、固体碱催化剂第三节分子筛催化剂一、概述1、沸石：2、沸石特点：3、沸石存在形式4、分类5、分子筛二、发展史1、五十年代——沸石2、六十年代——人工合成工业催化剂3、七十年代——工艺路线、产品质量改进4、八十年代——AlPO4磷酸铝分子筛5、九十年代以来三、分子筛沸石的结构特点1、基本结构单元2、环结构3、笼结构4、分子筛结构四、沸石分子筛的酸、碱催化性能及其调变1、酸中心的形成与本征催化性能2、沸石分子筛酸性调变五、分子筛择型催化性质1、反应物择型催化2、产物择型催化3、过渡状态限制择形催化剂4、分子交通控制的择型催化六、沸石分子筛催化剂碱催化和酸、碱协同催化作用七、新型磷酸铝分子筛 AlPO4第四章催化剂设计与制备第一节催化剂的分子设计基础一、催化剂分子设计的理论与实验1、理论2、实验二、催化剂分子设计的特点第二节催化剂分子设计方法一、催化剂设计方法分类1、传统经验法2、定性催化剂设计方法3、数学模型模拟辅助催化剂设计4、电子计算机辅助催化剂设计二、催化剂分子设计方法1.程序框图2.组分筛选3.热力学可行性分析4.催化剂原料的确定三、催化剂类别第三节工业催化剂的制备原理一、沉淀法1、沉淀过程和沉淀剂的选择2、影响沉淀的因素3、沉淀法类型4、典型沉淀法生产工艺二、浸渍法1、载体的选择和浸渍液的配制2、活性组分在载体上的分布与控制3、浸渍法分类4、工艺三、离子交换法1、无机离子交换剂制备（分子筛）2、有机离子交换剂制备（离子交换树脂）四、共混法五、固体催化剂的成型1、形状及使用性能六、干燥与焙烧1、干燥2、焙烧第三节常用催化剂的制备工艺一、活性氧化铝的制备（沉淀法）1、酸法沉淀工艺2、影响因素二、新型甲醇酮系催化剂制备（分步沉淀）1、目前使用工业催化剂（生产甲醇）2、新型合成甲醇铜素催化剂三、负载型镍催化剂的制备（浸渍沉淀法）1、浸渍沉淀的制备流程2、影响因素四、分子筛的合成（导晶沉淀法）1、高硅钠型分子筛原粉2、最佳原料配比第五节催化剂制备技术的新进展一、微乳化技术与催化剂二、稀土元素与催化剂三、纳米技术与催化剂四、超临界技术五、膜技术与催化剂六、绿色化学化工及环境友好催化剂。

工业催化第四版第一章内容总结(一)工业催化第四版第一章内容总结前言本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容。

工业催化是化学工程中的重要领域，通过催化剂催化反应，提高反应速率和选择性。

本章介绍了工业催化的基本概念、催化剂的种类和特点，以及催化剂的制备和表征方法。

正文本章主要内容如下：1.工业催化基本概念–工业催化的定义和重要性–催化反应和非催化反应的比较–催化反应的动力学和热力学基础2.催化剂的种类和特点–催化剂的分类：固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂–催化剂的特点：活性、选择性、稳定性和寿命3.催化剂的制备方法–物理方法：沉积、沉淀、浸渍、共沉淀等–化学方法：沉淀、浸渍、溶胶-凝胶法等–物理化学方法：共沉淀、浸渍、溶胶-凝胶法等4.催化剂的表征方法–表面性质表征：BET比表面积、微孔孔径分布等–结构性质表征：X射线衍射、透射电子显微镜等–表征技术的选择和应用结尾本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容，包括工业催化的基本概念、催化剂的种类和特点，以及催化剂的制备和表征方法。

工业催化在化学工程领域中起着重要作用。

进一步了解和掌握工业催化的理论和实践对于工程师和研究人员具有重要意义。

前言本文总结了《工业催化第四版》第一章的重要内容，首先介绍了工业催化的基本概念，包括定义和重要性。

随后比较了催化反应和非催化反应的差异，并解释了催化反应的动力学和热力学基础。

正文1. 工业催化基本概念•工业催化的定义和重要性：工业催化是指利用催化剂加速化学反应的过程。

工业催化在石油化工、化学合成等领域具有广泛应用，能够提高反应速率、降低反应温度和减少能量消耗。

•催化反应和非催化反应的比较：催化反应通过降低反应的活化能，增加分子之间的碰撞频率来加速反应速率；而非催化反应需要较高的温度和压力才能进行。

•催化反应的动力学和热力学基础：催化反应速率由反应物浓度、催化剂活性和温度等因素决定，而反应方向由热力学平衡决定。

2. 催化剂的种类和特点•催化剂的分类：根据存在的物理状态，催化剂分为固体催化剂、液体催化剂和气体催化剂。