催化原理重点知识点总结
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工业催化知识点总结1. 催化剂的定义和分类催化剂是指能加速化学反应速率而本身不参与反应的物质。
根据催化反应的类型和应用范围,催化剂可以分为三类:均相催化剂、非均相催化剂和酶催化剂。
均相催化剂指在反应体系中与反应物相同的物质,非均相催化剂指在反应体系中与反应物相异的物质,酶催化剂是一种生物催化剂。
2. 催化剂的作用原理催化作用的基本原理是通过改变活化能,使得反应能够以更低的能量障碍进行。
催化剂在化学反应过程中会形成过渡态,通过吸附和解离反应物分子来降低活化能,从而提高反应速率。
而酶催化作用则是通过特定的活性位点使得反应物分子以更高效的方式进行化学反应。
3. 催化剂表面结构和活性位点催化剂表面结构和活性位点是催化剂催化作用的关键。
催化剂的活性位点是指能够吸附和反应反应物的部位,而催化剂的表面结构决定了活性位点的分布和特性。
在催化剂的设计和研究过程中,对催化剂表面结构和活性位点的理解和控制是至关重要的。
4. 催化反应的热力学和动力学催化反应的热力学和动力学性质对于理解和优化催化反应过程至关重要。
热力学研究了反应物与产物之间的化学平衡,而动力学研究了反应速率随时间的变化。
通过研究催化反应的热力学和动力学性质,可以优化催化剂的设计和反应条件。
5. 工业催化反应的应用工业催化反应在化工、能源、环保等领域具有重要的应用价值。
以氢气和氧气为反应物的合成氨催化反应、以氢气和一氧化碳为反应物的甲醇合成催化反应、汽油和柴油的加氢精制催化反应等都是工业上重要的应用。
6. 催化剂的设计和研究方法催化剂的设计和研究方法包括实验室合成和表征、计算模拟和理论研究等。
通过实验室合成和表征可以获得催化剂的物理和化学性质,通过计算模拟和理论研究可以对催化剂的结构和活性进行深入的理解。
在工业催化领域,通过对催化剂的设计和研究方法的不断深入和发展,可以为工业催化反应的高效和环保提供重要的技术支持。
7. 环保催化技术环保催化技术是指在保证催化反应效率的前提下,减少对环境的污染。
催化原理重点知识点总结催化原理是化学反应速率中的关键因素之一,它能够降低活化能,加速反应进行。
催化原理涉及多个重要的知识点,下面是一个1200字以上的催化原理重点知识点总结:1.催化剂的作用机制催化剂通过提供新的反应路径,降低了反应活化能,并且能够参与反应形成中间产物,最后再释放出来以参与下一个反应循环。
催化剂的作用可以是吸附活化、解离和结合产物等。
2.催化剂的分类催化剂可以分为均相催化剂和异相催化剂。
均相催化剂与反应物和产物均处在相同的相态,异相催化剂与反应物和产物处在不同的相态,常见的包括固体催化剂和液体催化剂。
3.催化剂的选择和设计催化剂的选择和设计是催化化学的基础。
合适的催化剂应具有高的催化活性、高的选择性和稳定性。
常用的催化剂包括金属催化剂、酶和酶模拟剂、过渡金属催化剂等。
4.受体饱和和产物反馈对催化反应的影响在催化反应中,受体饱和和产物反馈都会影响反应的速率和选择性。
受体饱和是指反应物与催化剂之间的相互作用,如果反应物过多,催化剂会饱和,从而降低反应速率。
产物反馈是指产物对反应速率的影响,产物过多会抑制反应速率。
5.催化反应的速率方程催化反应的速率方程描述了反应速率与反应物浓度和催化剂浓度之间的关系。
速率方程可以根据实验数据通过拟合得到,一般可以用Arrhenius 方程、Michaelis-Menten 方程等形式进行表示。
6.酶催化反应酶是一种具有高度催化活性和专一性的生物催化剂,它通过降低活化能来加速化学反应。
酶催化反应具有高效率、高选择性和温和条件等优点,常用于生物体内的代谢过程中。
7.过渡金属催化反应过渡金属催化反应是分子催化领域的重要研究方向之一、过渡金属催化剂通常具有复杂的配体结构和反应机制,可以实现多种催化反应,如氧化反应、还原反应、羰基化反应等。
8.催化剂中的活性位点催化剂中的活性位点是指催化反应发生的具体位置。
活性位点可以是金属表面上的孤立原子、簇状结构、缺陷位点等,也可以是有机催化剂特有的功能基团。
有机废气催化的原理
有机废气中常含有有害的有机物质,如VOCs(挥发性有机化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化物)等。
这些有机废气对环境和人类健康
产生危害,因此需要进行治理。
有机废气催化技术是一种常用的治理手段
之一
催化剂是有机废气催化的关键。
催化剂通常是由金属氧化物或负载型
金属催化剂组成。
催化剂的选择应根据有机废气中主要污染物的成分和浓
度来确定。
首先是吸附阶段。
在吸附阶段,催化剂表面吸附有机废气中的有害物质,吸附的方式通常是通过物理吸附或化学吸附实现的。
物理吸附是指有
机废气中的分子通过弱的吸引力与催化剂表面相互作用,吸附在表面上。
化学吸附是指有机废气中的分子发生化学反应与催化剂表面产生键合。
然后是催化阶段。
在催化阶段,吸附在催化剂表面的有机物质与催化
剂发生反应。
催化剂提供了活性位点,促使化学反应发生。
催化作用可以
降低反应的活化能,提高反应速率,从而使有机废气中的有害物质得以转化。
最后是反应阶段。
在反应阶段,吸附在催化剂表面的有机物质与催化
剂表面发生反应,并转化为无害物质。
转化的方式通常是通过氧化、还原、脱氢、脱氧等反应实现的。
例如,VOCs可以被氧化为CO2和H2O,CO和NOx可以被还原为CO2和N2等。
总之,有机废气催化的原理是通过催化剂的吸附、催化和反应作用,
将有机废气中的有害物质转化为无害物质,从而达到治理有机废气的目的。
催化技术具有高效、低能耗、环保等优点,因此在有机废气处理中得到广泛应用。
化学反应原理知识点总结大全
一热力学原理
1、热力学第一定律(熵定律):所有的自然过程都是朝着极大熵(ΔS≥0)的方向
发展的,也就是比较随机化的方向发展的。
2、热力学第二定律(能量守恒定律):处理系统所有形式的能量(包括热能、机械
能等)总量不变,只会以另一种形式释放和转化。
3、热力学第三定律(温度量定律):温度是一个绝对量,温度越高,绝对熵就越大。
二化学动力学原理
1、催化原理:催化剂可以加快反应速率,但不会改变反应的方向,也不会影响反应
的热化学原理。
2、平衡原理:动力学过程的反应速率有限,最终会趋向平衡,此时反应的反应路线(反应物与生成物之间的比例关系)就确定了,此时反应的速率为零。
3、反应速率定律:反应物的浓度大小和反应速率大小成正比;反应物的浓度变化会
影响反应速率;反应物的浓度式不同,反应速率也不同。
4、分子模型定律:反应物间共存时,分子之间相互作用的可能性越大,反应速率也
越大;分子间相互作用受到外界环境影响,反应速率也会受影响;某些环境条件有利于某
种特定反应的发生,某些环境条件则会使反应速率受到影响。
三吸收原理
吸收反应是指物质在一定气体压力或溶液浓度等环境条件下,吸取某种溶液中的特定
物质,而发生反应的一种过程,其中吸收剂在改变其构成或结构的情况下,吸收这些特定
物质而形成特定化合物。
吸收反应可以分为物质间吸收(离子质吸收或不离子质吸收)和
物质离子吸收两种。
四酸/碱的电离原理
酸的电离:当酸分子在水溶液中中断,极离子会脱水而成原子或离子,称为酸的电离,结果导致pH值降低。
化学反应原理知识点总结化学反应原理是化学学科的重要组成部分,它涵盖了许多关键的概念和理论,对于理解化学反应的发生、方向、速率以及能量变化等方面具有重要意义。
以下是对化学反应原理相关知识点的详细总结。
一、化学反应速率化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
影响化学反应速率的因素主要包括以下几个方面:1、浓度在其他条件不变时,增大反应物的浓度,反应速率加快;减小反应物的浓度,反应速率减慢。
这是因为浓度增大,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞的几率增加,从而加快了反应速率。
2、压强对于有气体参加的反应,在其他条件不变时,增大压强(减小容器体积),反应速率加快;减小压强(增大容器体积),反应速率减慢。
需要注意的是,压强对反应速率的影响实际上是通过改变气体的浓度来实现的。
3、温度升高温度,反应速率加快;降低温度,反应速率减慢。
一般来说,温度每升高 10℃,反应速率通常增大到原来的 2 4 倍。
这是因为温度升高,分子的运动速率加快,更多的分子成为活化分子,有效碰撞的几率增加。
4、催化剂使用催化剂能显著改变化学反应速率。
正催化剂能加快反应速率,负催化剂能减慢反应速率。
催化剂通过改变反应的路径,降低反应的活化能,从而使更多的分子能够在较低的能量条件下发生反应。
5、其他因素固体表面积、光照、超声波、电磁波等也会对反应速率产生影响。
例如,增大固体反应物的表面积,能够增加反应物之间的接触面积,从而加快反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在一定条件下,可逆反应中正反应和逆反应的速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。
1、化学平衡的特征(1)逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
(2)等:正反应速率和逆反应速率相等。
(3)动:化学平衡是一种动态平衡,反应仍在进行,只是正、逆反应速率相等。
(4)定:平衡时反应物和生成物的浓度保持恒定。
(5)变:当外界条件改变时,原平衡会被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
常减压、催化、焦化...这些石化人必知的知识点你了解吗?我的妈妈》,“她的爱好是买衣服和化妆”,“天天喊着要减肥”,“睡前都会一边玩手机一边贴面膜”,“我妈妈的腿又粗又长”.........看来现在的小学生还是作业太少了..........孩纸发烧老不好,多半是废了,打一顿就好了。
虽然化工人很辛苦,可是我做化工我骄傲!在化工生产中,我们通过炼化石油来得到我们需要的不同产品。
从原油到石油要经过多种工艺流程,不同的工艺流程会将同样的原料生产出不同的产品,可是,你对炼油工艺了解多少呢?这一次,小七给大家整理石油炼油工艺的几种工艺,赶快来看看吧!•什么是常减压蒸馏?•催化裂化有什么特点?•什么是延迟焦化?•加氢裂化有哪些类型?石油炼化工艺从原油到石油的基本途径一般为:将原油先按不同产品的沸点要求,分割成不同的直馏馏分油,然后按照产品的质量标准要求,除去这些馏分油中的非理想组分;通过化学反应转化,生成所需要的组分,进而得到一系列合格的石油产品。
石油炼化常用的工艺流程为常减压蒸馏、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化、溶剂脱沥青、加氢精制、催化重整。
常减压蒸馏常减压蒸馏是常压蒸馏和减压蒸馏的合称,基本属物理过程:原料油在蒸馏塔里按蒸发能力分成沸点范围不同的油品(称为馏分),这些油有的经调合、加添加剂后以产品形式出厂,相当大的部分是后续加工装置的原料。
常减压蒸馏是炼油厂石油加工的第一道工序,称为原油的一次加工,包括三个工序:a.原油的脱盐、脱水;b.常压蒸馏;c.减压蒸馏常减压装置是对原油进行一次加工的蒸馏装置,即将原油分馏成汽油、煤油、柴油、蜡油、渣油等组分的加工装置。
原油蒸馏一般包括常压蒸馏和减压蒸馏两个部分。
常压蒸馏塔所谓原油的常压蒸馏,即为原油在常压(或稍高于常压)下进行的蒸馏,所用的蒸馏设备叫做原油常压精馏塔(或称常压塔)常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高,且在高温下易分解,使馏出的产品变质并生产焦炭,破坏正常生产。
高考化学催化原理知识点催化反应是一种常见的化学反应方式,在高考化学考试中也是非常关注的一个知识点。
了解催化原理对于理解和解答相关题目非常重要。
以下是关于高考化学催化原理的知识点总结。
一、催化反应的基本概念催化反应是指通过加入催化剂,能够改变反应速率但不改变反应物和产物的化学性质的反应过程。
催化剂起到的作用是提供反应路径的一个新途径,使得反应过程中的活化能降低,从而使反应速率加快。
二、催化剂的分类1. 催化剂可以根据能否与反应物发生化学反应来分类,分为两类:(1)气相催化剂:这类催化剂与反应物都处于气相,常见的气相催化剂有铂、铑等贵金属。
(2)固相催化剂:这类催化剂与反应物中的至少一个处于固相,如催化裂化中的硅铝酸等。
2. 催化剂还可以根据在反应中的状态来分类:(1)同种催化剂:催化剂在固相反应中,与反应物和产物处于相同的状态。
(2)异种催化剂:催化剂在反应中与反应物和产物处于不同的状态,如气相催化剂在气体反应中。
三、催化反应机理1. 吸附过程:催化剂与反应物之间的吸附是催化反应的第一步,常见的吸附方式有物理吸附和化学吸附。
物理吸附是通过分子间的范德华力吸引使反应物附着在催化剂表面,而化学吸附则是通过化学键的形成使反应物附着在催化剂表面。
2. 反应过程:经过吸附后,反应物分子与催化剂表面发生反应,从而形成产物。
这个过程包括元素键的形成、键的断裂和分子中的原子重新排列等。
3. 解吸过程:产物分子在催化剂表面解吸,脱离催化剂表面成为游离态,完成一次反应过程。
四、催化原理的影响因素1. 温度:催化反应的温度对反应速率有很大影响。
在催化剂的作用下,反应温度可以降低,从而减少能量要求,加快反应速率。
2. 压力:压力对气相催化反应的影响较大。
增大压力可以增加反应物分子之间的碰撞频率,促进反应速率的提高。
3. 催化剂浓度:适量的催化剂浓度可以加快反应速率,但催化剂浓度过高则可能抑制反应。
4. 反应物浓度:反应物浓度的增加通常会加快反应速率,但超过一定浓度后,反应速率不再受反应物浓度的影响。
催化作用原理
催化作用原理指的是通过添加催化剂,增加化学反应速率的过程。
催化剂是一种可在反应中多次参与,但在反应结束后并不参与化学反应最终生成物的物质。
催化剂通过提供一个新的反应路径,降低化学反应的活化能,从而加速反应速率。
催化作用的原理可以通过以下步骤解释:首先,催化剂与反应物之间发生吸附,也就是催化剂上的活性位点与反应物发生相互作用。
吸附过程中,反应物分子与催化剂的化学键发生变化,形成一个中间体,称为吸附复合物。
接下来,吸附复合物发生反应,生成产物和再生催化剂。
反应过程中,活化的化学键被断裂,并形成新的化学键。
此过程中,催化剂起到了降低反应的能垒的作用,使反应更容易进行。
最后,反应产物从催化剂表面脱附,催化剂重新进入到吸附反应的循环当中。
催化作用原理的关键在于催化剂提供了一个新的反应途径,使原本需要较高能量才能发生的反应,变得更容易。
此外,催化剂的活性位点与反应物的选择性吸附也能在反应中引导化学键的形成,从而控制产物的生成。
总之,催化作用原理是通过催化剂提供新的反应路径,降低反应的能垒,从而提高反应速率的过程。
有机化学基础知识点酸碱催化与酶催化的原理酸碱催化和酶催化是有机化学中常见的催化反应模式,在化学合成、生物转化以及生物催化等领域中具有重要的应用价值。
本文将分别介绍酸碱催化和酶催化的原理,并讨论它们在有机化学中的应用。
酸碱催化是指在反应中加入酸或碱催化剂,通过提供或接受质子来加速反应速率。
酸催化和碱催化是两种不同的催化机制,常见的酸催化反应有醇的酸解和醇的缩合反应,而碱催化反应则包括羰基化合物的亲核加成和麦克尔加成等。
酸催化反应中,酸催化剂可以通过质子化(H+)的方式将反应底物转化为更易反应的离子或生成活化态中间体。
例如,醇的酸解反应中,酸催化剂可以将醇质子化,形成醇离子或氧孤对电子,使其更易于发生脱水反应。
酸催化还可以通过质子化底物上的官能团来增加其亲核性,促进亲核试剂的加成反应。
碱催化反应中,碱催化剂通过提供一对非共价电子对(亲电子对)来进行催化。
这对电子对可以与羰基化合物中的正极性碳进行亲核反应,从而形成羰基化合物和负电荷的中间体。
常见的碱催化反应有麦克尔加成和烯醇化反应等。
酶催化是一种生物催化反应模式,指生物体内特定酶通过催化剂的方式加速化学反应的进行。
酶是一种高度特异性的催化剂,能够在生物体内以低催化能量、温和条件下加速反应速率。
酶催化过程涉及到底物与酶的结合、酶底物复合物形成、催化反应、产物释放等多个阶段。
酶催化的原理主要包括酶与底物之间的空间适配、酶促进底物的转变状态和提供合适的反应环境。
酶的活性位点提供了一个具有特定形状和化学性质的微环境,能够使底物与酶的活性位点发生瞬时配位,从而实现催化反应。
此外,酶还可以通过调整底物的构象和电子分布来降低反应的激活能,并在底物转变态和产物之间进行亲近或松弛的作用。
酸碱催化和酶催化在有机化学中有广泛的应用。
酸碱催化可以用于控制化学反应的速率和选择性,提高化学合成的效率。
酸碱催化还可以用于催化剂的设计和开发,用于制备新的有机化合物和功能材料。
而酶催化则具有高度特异性、立体选择性和环境友好性等优点,广泛应用于生物转化和生物工程领域。
催化重点知识点一、概述催化剂定义描述:在反应体系中,若存在某一种类物质,可使反应速率明显变化(增加或减少),而本身的化学性质和数量在反应前后基本保持不变,这种物质称为催化剂。
催化剂可以是正催化剂,也可以是负催化剂。
催化剂的组成:主体,载体,其他。
主体分为主催化剂、共催化剂、助催化剂。
助催化剂分为结构助催化剂、电子助催化剂、晶格缺陷助催化剂、扩散助催化剂。
主催化剂:起催化作用的根本性物质。
没有它不存在催化作用。
共催化剂:催化剂中含有两种单独存在时都具有催化活性的物质,但各自的催化活性大小不同,活性大的为主催化剂,活性小的为共催化剂。
两者组合可提高催化活性。
助催化剂:是催化剂中提高主催化剂的活性、选择性、改善催化剂的耐热性、抗毒性、机械强度、寿命等性能的组分。
催化反应:有催化剂参与的反应。
催化反应的分类:通常根据体系中催化剂和反应物的“相”分类;也可根据反应中反应分子间电子传递情况分类。
催化反应分为:均相催化反应,多相催化反应,酸碱反应,氧化还原反应。
均相催化反应:催化剂和反应物形成均一的相,可以是气相、液相。
多相催化反应:催化剂和反应物处于不同相,催化剂通常均为固体。
可分为气固、液固。
酸碱反应:在反应中发生电子对转移的称为酸-碱反应。
氧化还原反应:在反应中发生一个电子转移的称为氧化-还原反应。
催化特征:1催化是一种知识,是一种关于加快化学反应发生的“捷径”的知识。
2催化不能改变化学反应热力学平衡, 但促使热力学可自发发生的反应尽快发生,尽快达到化学平衡。
3催化是选择性的,往往要在一系列平行反应中特别地让其中一种反应尽快发生,尽速达到平衡。
如果可能,它还要同时抑制其它反应的进行。
四、如果热力学允许,催化对可逆反应的两个方向都是有效的。
催化的本质:在催化剂作用下,以较低活化能实现的自发化学反应被称为催化反应。
催化剂是一种中介物质,它提供了改变活化能的路径从而加快了反应速率(或降低了反应温度),但其自身最终并没有被消耗。
对于一个真正的可逆反应,催化剂对正,反方向两个反应的作用是相同的。
催化反应发生的条件:1温度是催化反应发生的最重要条件。
一个化学反应受到催化作用的影响可得达以到在低于或高于热力学最佳温度的条件下进行。
催化剂的活化及活性中心的形成依赖于适当的温度。
反应产物尽快脱离催化剂体系需要一定温度支持。
2压力是大多数催化反应发生的重要条件,根据反应分子被活化的难易改变其分压,即反应分子分压比值不等同于反应方程式确定的摩尔比;增加压力以保持催化剂/活性催化中心稳定。
3微环境:介质(气氛,溶剂),载体,载气等的选择和考察往往是催化反应研究的重点。
一是反应的,除温度、压力外,还包括介质反应器和传质上的因素,如采用什么样的气氛或溶剂,增大或减小与催化剂的接触时间。
二是催化剂的,包括使用什么样的载体、溶剂,以及助催化剂,如何分散催化剂“分子”,如何确定和调变活性中心等。
催化反应发生的方式有两种。
原料都以气体状态进入装填有催化剂固体的反应器,反应在气-固两相界面上发生,这类反应属于多相催化反应,即在两相及两相以上的介质体系中发生的催化反应,所用催化剂被称为多相催化剂。
绝大多数情况下多相催化剂都是固体。
催化的物理化学原理而对于有的反应体系,原料,催化剂等都是溶解在反应物中的,反应只在液相中发生,被称为均相催化反应,即在单一介质中发生的反应,所用催化剂被称为均相催化剂。
均相催化剂一般都是络合物,故又称络合催化/络合催化剂。
催化相关概念和术语:活性中心:是在催化剂中,能活化反应物分子使之参与反应的原子或离子或原子团、离子团,称之为活性中心,也称之为活性位。
催化剂失活:催化剂在使用过程中由于中毒、污损、烧结、流失等因素而使催化剂的活性逐渐下降,以至不能继续工业使用,这种现象称之为催化剂的失活现象。
比活性:相对于催化剂某一特定性质而言的催化剂活性。
其特点是:排除催化剂的表面积,孔结构等物理性质对反应的影响,从而体现出催化剂真正的加速反应的性能。
转化率(X):是反应物转化的重量百分比、摩尔百分比或分子数百分比,是无量纲指标。
转化率X常指的是某一反应条件下的转化率。
如催化剂用量,空速,反应温度等。
选择性:转化为目的产物的量占总反应物转化量的百分数。
它有两种表示方法:速率常数之比和目的产物收率与反应物的转化率之比。
产率(Y):是转化成产物C时所消耗的反应物A的量与总反应物A的百分比,是无量纲指标。
催化剂稳定性:指催化剂在使用过程中稳定于某一活性值下的能力。
稳定时间越短,催化剂的稳定性越差。
覆盖度(θ):指吸附剂表面被吸附质占据的程度。
二、催化作用的化学基础物理吸附:吸附质是靠它与吸附剂之间的V.D.W.等物理力相互作用而吸附于吸附剂上,这种现象就为物理吸附。
吸附能约5-10 kJ/mol。
化学吸附:吸附质是靠它与吸附剂表面上吸附中心的剩余自由价相互作用形成一定程度的化学键而吸附于吸附剂上,这种现象就为化学吸附。
应用:用物理吸附来测定催化剂的物理性质,如表面积,孔体积,孔径大小及其分布等。
化学吸附用于研究催化剂的活性表面,如:NH3分子探针技术用于测定固体酸酸种类和酸量;CO2分子探针技术用于测定固体碱碱种类和碱量;CO/N2O分子探针技术;H2/O2分子探针技术;反应物分子探针技术。
化学吸附对反应物分子化学键的起作用的同时,也影响着吸附剂的电传导性和磁性能。
化学吸附是催化理论中的基础理论。
催化剂表面吸附粒子的移动:理想表面上每一个吸附粒子在吸附位上的吸附势能都是一致的。
若热运动能EV>E b时,吸附粒子在理想表面上将是自由移动的。
实际催化剂表面:表面势能是不均匀的,吸附位势能E min随x、y的变化不是周期性的、均匀的变动。
吸附粒子与催化剂上吸附位的相互作用强度不一致,产生不同热效应。
随着吸附位的E min增加,吸附越难,且稳定性越差;当E V>最大能垒E b时,吸附粒子就成了非定位吸附;当E V>某一能垒E b时,吸附粒子只能在小范围内移动。
当E V>最大能垒E b时,吸附粒子可在催化剂表面上移动;当E V>边界能垒E b时,吸附粒子可移出活性组分的边界,而转移到与催化剂相接触的表面上,这种现象称为溢出效应;在反应条件下,绝大多数反应物分子在催化剂表面上的吸附粒子都是可移动的,但移动的范围不同;粒子的移动有利于反应的进行,加快了反应速率。
催化剂上表面反应机理:Langmuir-Hinshelwood吸附粒子之间的发生的反应;Eley-Rideal反应机理吸附粒子与气相或液相分子之间发生的反应。
Langmuir-Hinshelwood 反应机理:分解反应均匀地出现在表面上;产物吸附弱,且迅速脱附;速率控制步骤(rds)是表面反应;反应速率= k θA。
Eley-Rideal反应机理:反应速率=kθAθb=kK A p A p B/(1+K A p A),p A一定时,反应速率对p B总是为一级。
低压弱吸附K A p A<<1,高压强吸附K A p A>>1。
对于Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal反应机理来说,初始反应速率都随着A的覆盖度增大而增加。
Langmuir-Hinshelwood:反应速率随A的覆盖度变化存在最大值;当表面被A全部占据时,反应速率为零;Eley-Rideal:反应速率一直增加直至表面被A全部占据。
三、催化剂制备、结构表征及其性能评价沉淀法原理:沉淀剂加入金属盐类溶液,得到沉淀后再进行处理。
沉淀时沉淀剂的选择:易分解挥发除去(氨气,氨水,铵盐,碳酸盐等);形成的沉淀物便于过滤和洗涤(最好是晶型沉淀,杂质少,易过滤洗涤);沉淀剂的溶解度要大(这样被沉淀物吸附的量就少);沉淀物的溶解度应很小;沉淀剂无污染。
沉淀形成影响因素,浓度:溶液浓度过饱和时,晶体析出,但太大晶核增多,晶粒会变小;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;pH值:在不同pH值下,沉淀会先后生成;加料顺序和搅拌强度:加料方式不同,沉淀性质有差异。
浸渍法原理及特点:活性组份在载体表面上的吸附;毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部;提高浸渍量(可抽真空或提高浸渍液温度);活性组份在载体上的不均匀分布;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);负载组份利用率高,用量少(如贵金属)。
浸渍法的影响因素:浸渍法制备的催化剂的物理性能很大程度上取决于载体的物理性质,甚至可影响催化剂的化学活性。
需对载体进行选择和必要的预处理。
载体选择要从物理因素、化学因素、使用因素来考虑。
载体的物理因素:颗粒大小,形状,比表面积和孔结构,强度,传热性。
载体的化学因素:惰性载体。
载体的作用是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。
载体与活性组分有相互作用。
它使活性组分有良好的分散并趋于稳定,从而改变催化剂的性能。
载体具有催化作用。
活性组分在载体上的分布与控制:在浸渍过程中,溶解在溶剂中的活性组分盐类(溶质)在载体中发生扩散、并吸附于表面上,它的分布与载体对溶质和溶剂的吸附性能存在密切关系。
热处理对组分分布的影响:干燥过程中活性组份的迁移。
催化剂的活化:对浸渍法制备的催化剂,活化的目的是使催化剂活性组分由钝态转变为活性态,活化温度、时间、活化气的组成对活性组分的活性态晶粒度和表面结构有明显地影响。
混合法:直接将两种或两种以上物质机械混合。
可分为干混法和湿混法。
设备简单,操作方便,产品化学组成稳定,分散性和均匀性较低。
湿混法:固体磷酸催化剂(促进烯烃聚合、异构化、水合、烯烃烷基化、醇类脱水)。
干混法:锌锰系脱硫催化剂(合成氨厂的原料气净化,脱除其中含有的有机硫化物)。
离子交换法:利用离子交换作为其主要制备工序的催化剂制备方法,利用离子交换的手段把活性组分以阳离子的形式交换吸附到载体上。
适用于低含量,高利用率的贵金属催化剂,用于活性组分高分散,均匀分布大表面的负载型金属催化剂。
熔融法:熔融法是在高温条件下进行催化剂组份的熔合,使之成为均匀的混合体、合金固溶体或氧化物固溶体。
特点是:助催化剂组份在主活性相中的分布达到高度分散,以混晶或固溶体形态出现。
熔融法制造工艺是高温下的过程,温度是关键性的控制因素。
熔融温度的高低,视金属或金属氧化物的种类和组份而定。
熔融法制备的催化剂活性好、机械强度高且生产能力大,局限性是通用性不大。
各种表征方法的基本原理和测试催化剂性质:催化剂的比表面积测定,催化剂表面积的大小直接影响催化剂活性的高低。
(一)气体吸附过程静态描述,在微孔中孔壁间的相互作用势能是相互重叠的,因此微孔内的物理吸附比在较宽的孔内或外表面的物理吸附要强。
(二)BET法测定比表面积,BET方程描述多层吸附平衡体系下的V或θ与P的关系。