催化作用原理

催化作用原理

目录

绪论 (1)

第一章均相催化 (3)

1.1酸、碱催化剂及其催化作用 (3)

1.1.1概述 (3)

1.1.2酸、碱定义 (3)

1.1.3一般酸、碱催化反应 (3)

1.1.4特殊酸、碱催化反应(略) (5)

1.2络合催化剂及其催化作用 (5)

1.2.1概述 (5)

1.2.2络合催化循环 (5)

1.2.3过渡金属离子的化学键合 (8)

1.2.4络合催化中的关键反应步骤 (9)

1.2.5配位场的影响 (9)

1.2.6羰基合成催化剂的改进 (10)

第二章非均相(多相)催化 (14)

2.1多相催化反应过程 (14)

2.1.1多相催化反应过程 (14)

2.1.2外扩散与外扩散系数（D E） (14)

2.1.3内扩散与内扩散系数（D i） (15)

2.1.4反应物分子的化学吸附： (15)

2.1.5表面反应 (16)

2.1.6产物的脱附。 (16)

2.2吸附作用 (16)

2.2.1吸附等温线 (16)

2.2.2金属表面上的化学吸附 (19)

2.2.3氧化物表面上的化学吸附 (19)

第三章各类催化剂及其催化作用 (20)

3.1固体酸、碱催化剂及其催化作用。 (20)

3.1.1固体酸、碱的定义及分类。 (20)

3.1.2固体表面的酸、碱性质。 (20)

3.1.3酸、碱中心的形成与结构。 (21)

3.1.4固体酸、碱的催化作用。 (27)

3.2分子筛及其催化作用 (30)

3.2.1概述 (30)

3.2.2结构单元及其平面表示 (30)

3.2.3特性： (30)

3.2.4分子筛催化剂的催化性能与调变 (30)

3.3金属催化剂 (35)

3.3.1工业上重要的金属催化剂及催化反应 (35)

3.3.2金属和金属表面的化学键 (35)

3.3.3金属和金属表面的几何构造 (38)

3.3.4晶格缺陷与位错 (40)

3.3.5晶格不规整性与多相催化 (42)

3.3.6金属催化剂催化活性的经验规则 (43)

3.3.7负载型金属催化剂的催化活性 (45)

3.3.8合金催化剂及其催化作用 (46)

3.4金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用 (48)

3.4.1概述 (48)

3.4.2半导体的能带结构及其催化活性 (48)

3.4.3氧化物表面的M=O键性质与催化剂活性、选择性的关联 (49)

3.4.4复合金属氧化物催化剂的结构化学 (51)

3.4.5金属硫化物催化剂及其催化作用 (56)

第四章电催化及光催化 (59)

4.1电催化 (59)

4.1.1电催化和电催化反应 (59)

4.1.2电催化特征 (60)

4.1.3n-型半导体的电催化过程 (61)

4.1.4电极表面结构和吸附、催化性能的关系 (61)

4.2光催化 (62)

4.2.1光催化反应与光催化剂 (62)

4.2.2光催化反应类型 (64)

第五章酶催化 (65)

5.1酶的分类和命名[2] (65)

5.1.1酶的分类 (66)

5.1.2酶的命名法[2] (67)

5.2酶的催化功能的特点 (67)

5.3酶的化学组成 (69)

绪论

一、催化剂与催化作用

生物化学过程，酶发酵方法酿酒、制醋

记载有“催化现象”的资料，却只可以追溯到1597年由德国炼金术士 A. Libavius（1540―1616）著的“Alchymia”一书。

“催化作用”作为一个化学概念，则直至1836年才由瑞典化学家J. J. Berzelius（1779―1848）在其著名的“二元学说”基础上提出来，认为具有催化作用的物质，除和一般元素和化合物一样，由电性相异（正、负）的两部分组成（二元）之外，还具有一种所谓的“催化力”。

在这之后，催化研究得到了广泛开展。

1894年，德国化学家W. Ostwald（1853―1932）认为催化剂是一种可以改变一个化学反应速度，而又不存在于产物中的物质并於1902年定义催化作用为“加速反应而不影响化学平衡的作用”。

近百年来，关于“催化剂及催化作用”有种种不同的文字表述，例如，长期以来，文献中多使用如下定义：“催化剂是一种能够改变化学反应的速度，而它本身又不参与最终产物的物质。催化剂的这种作用，叫做催化作用。”

1976年IUPAC（国际理论及应用化学协会）公布的催化作用的定义是：“催化作用是一种化学作用，是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象”。并解释说，催化剂能使反应按新的途径、通过一系列基元步骤进行，催化剂是其中第一步的反应物、最后一步的产物，亦即催化剂参与了反应，但经过一次化学循环后又恢复到原来的组成。

1981年IUPAC又提出定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs 自由焓变化。这种作用称为催化作用。近来在国内文献中，又出现如下的定义：“催化是加速反应速度、控制反应方向或产物构成，而不影响化学平衡的一类作用。起这种作用的物质称为催化剂。”

这里不再说“催化剂”是“用量极少”的了。

由上述可知，随着实践的发展，人们对催化剂及催化作用的认识是不断深入的。

事实上，目前的工业催化剂是指一种化学品或生物物质或多种这些物质组成的复杂体系。如酶、配合物（络合物），一种气体分子、金属、金属氧化物、金属硫化物、复合氧化物等固体表面上的若干分子、原子、原子簇等等。它们在反应中所起的作用是化学方面的。

光、电子、热及磁场等物理因素，虽有时也能引发并加速化学反应，但所起的作用一般也都不能称为催化作用（特殊的可称为电催化或光催化作用等，有专门研究）

引发剂与催化剂也有区别，它虽可引发和加速高分子的键反应，但在聚合反应中本身也被消耗，并最终进入了聚合产物的组成中。

阻聚剂，而不适于叫负催化剂。水和其他溶剂，溶剂效应——物理作用。

二、催化科学与技术的重要性

1. 催化技术的进展对石油、化学工业的变革起着决定性的作用。

1923年，BASF公司以ZnO-Cr2O3为催化剂开发成功高压法由合成气生产甲醇的工艺

1970年代，ICI公司开发成功以Cu-ZnO-Al2O3(Cr2O3)为催化剂的低压法合成气生产甲醇的新工艺，很快又开发出中压法工艺，使甲醇生产有很大提高。

1960年Sohio开发成功磷钼铋氧系催化剂，由丙烯氨氧化生产丙烯腈时，原有的三种丙烯腈生产方法（环氧乙烷法、乙醛法、乙炔法）都变得不再有生命力了，并且随着磷钼铋氧系丙烯氨氧化生产丙烯腈催化剂