工业催化复习剖析

工业催化课程总结：第二章：1.催化剂只能加速反应达到平衡，而不改变平衡常数，因此可逆反应的正逆反应速率常数之比k正/k逆保持不变。

2.根据催化作用以及催化剂定义和特征分析，有三种重要的催化指标：活性、选择性和稳定性。

3.助催化剂是催化剂的辅助成分，按作用机理可分为结构型和电子型两类。

4.助催化剂除促进活性组分的功能以外，也可以促进载体功能。

5.将活性组分用不同方法负载于载体上，可以使催化剂获得大的活性表面和适宜的孔结构。

6.催化剂的机械强度与载体的材质、物性及制法有关。

7.活性是指催化剂影响反应进程变化的程度。

对于固体催化剂，工业上常采用给定温度下完成原料的转化率来表达8催化剂的稳定性，是指它的活性和选择性随时间变化的情况。

9工业催化剂的寿命是指在工业生产条件下，催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。

10.均相催化是指催化剂与反应介质不可区分，与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。

11.均相催化目前研究发展的主攻方向之一是将均相催化剂固载化，方法是将活性组分金属原子锚定在有机高聚物和无机高聚物上。

考核要求：1、掌握催化作用的定义与特征；2、掌握催化剂的组成与载体的功能；3、掌握化工生产对工业催化剂的要求；4、理解均相催化剂的特征。

第三章：1.固体催化剂的表面键合能力强烈依赖于表面及其形貌特征，它们又关联到体相的物理和化学性质。

对于金属催化剂，则主要关注的是立方结构和六方密堆结构；对于非金属型催化剂，则需要关注更为复杂的结构。

2.催化所关注的金属多属bcc和Fcc晶体结构型，而催化剂载体材料一般采用绝缘体，如金属氧化物等。

4.多相催化反应过程中的化学过程与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也称化学动力学过程。

5．外扩散速率的大小及其施加的影响，与流体的流速、催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度、黏度有关。

实际上仅根据气流线速和粒径就可以做出判断。

6.由于催化反应经受着内、外扩散的限制，常使观测的反应速率较之催化剂本征的反应速率要低，故存在一个效率因子问题。

7.发生化学吸附的原因，是由于位于固体表面的原子具有自由价，这些原子的配位数小于固体内原子的配位数，使得每个表面原子受到一种内向的净作用力，将扩散到其附近的气体分子吸附形成化学键。

8.达到平衡时的气体吸附量称为平衡吸附量，它是吸附物系（包括吸附剂和吸附质）的性质、温度和压力的函数。

9.对于给定的物系，在温度恒定和达到平衡的条件下，吸附量与压力的关系称为吸附等温式或称吸附平衡式，绘制成的曲线称为吸附等温线。

吸附等温式有经验式和理论式两类。

10.分子吸附在催化剂表面上，与其表面原子间形成吸附键，构成的分子的吸附态。

吸附键的类型可以是共价键、配位键或离子键。

11.金属表面积的测定可以采用气体化学吸附法和吸附-滴定法。

考核要求：1、理解固体催化剂的结构基础；2、掌握多相催化的反应步骤；3、理解吸附等温线；4、理解金属表面上的化学吸附；5、理解氧化物表面上的化学吸附；6、了解分子表面化学。

第四章：1.固体酸催化剂中最具影响的是分子筛型催化剂，其次是硫酸盐型酸性催化剂。

2.固体酸强度的测定，主要有两种方法，即用指示剂的胺滴定法和气态碱吸附、脱附法。

3.通过吸附和催化行为的研究表明，碱土金属氧化物表面上存在有四种强度不同的碱活性位，即羟基和活性位Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。

4.影响酸位和碱位产生的因素有：二元氧化物的组成、制备方法和处理温度。

6.固体酸强度与催化活性和选择性的关系：固体酸催化剂表面不同强度的酸位有一定分布。

不同酸位可能有不同的催化活性。

强酸位催化异构化反应的活性部位，弱酸位是催化脱水反应的活性部位。

固体酸催化剂表面上存在着一种以上的活性部位，是它们的选择性特征所在。

7.固体超强酸催化剂制备方法主要有浸渍法、机械混合法和凝胶法等。

8.固体超强酸催化剂的失活原因9.固体超强酸的改性主要有以下几个方面：其他金属或金属氧化物改性、稀土元素改性、纳米技术改性和分子筛改性。

10.固体超强碱的研究中，氧化物超强碱多侧重于增大表面积的方面，而分子筛超强碱多侧重于提高其碱强度方面。

12.固体杂多酸催化剂有三种形式：纯杂多酸、杂多酸盐（酸式盐）和负载型杂多酸（盐）13.杂多酸化合物和催化作用最密切相关的两种化学性质是酸性和氧化还原性。

14.导致择形催化选择性的机理有两种：一种是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的，称为质量传递选择性；另一种是由催化反应过渡空间限制引起的，称为过渡态选择性。

15.择形催化共有以下四种不同的形式：反应物的择形催化、产物的择形催化、过渡状态限制的择形催化、分子交通控制的择形催化。

16.金属催化剂是一类重要的工业催化剂，主要包括块状金属催化剂和分散或负载形的金属催化剂、合金催化剂、金属互化物催化剂、金属簇状物催化剂等17.研究金属化学键的理论方法有三种：能带理论、价健理论和配位场理论。

18.从催化反应的角度看，d带空穴的存在，使其有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。

19.非晶态合金催化剂的特性主要有短程有序、长程无序和调整组成。

20.非晶态合金催化剂的制备方法主要有以下几种：液态骤冷法、化学还原法、电化学制备法、浸渍法。

21.通过催化反应和膜分离技术相结合来实现反应和分离一体化的工艺，就是所谓的膜催化技术。

21.金属氧化物催化剂主要催化的反应类型是烃类选择氧化型，反应系高放热的，故在操作条件上分为“燃料过剩型”或“空气过剩型”两种。

22.络合催化中的关键反应步骤主要有：配位不饱和与氧化加成、穿插反应、β-氢转移和配位体解离和配位体的交换。

23.络合催化中配位场的影响最显著的有：空位概念和模板效应、反式效应。

24. 汽车尾气净化采用的催化剂目前广泛使用的是三效催化剂，其构成主要由载体涂层和活性组分所组成25.实验研究测出，不同金属催化同位素交换反应的速率常数与对应金属的d%有较好的线性关系。

26.金属催化剂对反应的选择性，可通过合金化加以调变。

27.在多相金属和半导体氧化物催化剂的研制中，常采用添加少量助催化剂以调变主催化剂的Ef位置，达到改善催化剂活性、选择性的目的。

28.化学吸附氢与硫化物表面反应的机理：先生成硫化氢和一个阴离子空位，然后是有机硫化物的化学吸附，导致表面的再硫化，这与催化氧化的Redox机理相似。

29.络合催化的一个重要特征，是在反应过程中催化剂活性中心与反应体系始终保持着化学结合（配位络合）考核要求：1、掌握酸碱催化剂、非纳米分子筛催化剂、金属催化剂、金属氧化物催化剂、金属硫化物催化剂的定义、性质及催化作用；2、理解各类催化剂的结构构型；3、了解金属簇状化合物、非晶态合金、杂多化合物、络合物催化剂的催化作用。

第五章净化处理，达到环1.三效催化剂在操作条件下可同时将发扬中的CO、HC、和NOX保要求的限制标准。

2.三效催化剂的载体目前广泛使用的为块状式的，材质有陶瓷和合金两大类，最常用的陶瓷材料为多孔堇青石。

合金载体有不锈钢、Ni-Cr、Fe-Cr-Al等材料。

3.三效催化剂的载体表面通常再复合一层高比表面积的无机氧化物的涂层，也称第二载体。

涂层材料必须满足以下要求：⑴有较高的热稳定性；⑵增强涂层中某重要组分的热稳定；⑶协助或改善某些催化组分的功能。

4.目前三效催化剂普遍采用Pt、Rh、Pd贵金属作活性组分。

5.静态污染源有多种类型，发电厂的烟囱排放气、各类工业生产过程的排放气、垃圾废弃物焚烧发电的排放气、民用燃烧排放气等。

6. 原子经济性：美国斯坦福大学Barry Trost教授提出了绿色化学下的原子经济的概念。

最理想的原子经济是全部反应物的原子嵌入期望的最后产物中，不产生任何废弃物，实现零排放，这时的原子经济百分数便是100％。

7.选择性催化还原方法（SCR）是对下游工质的一项处理工艺。

其原理就是在含有NOx的尾气中喷入氨，尿素或者其它含氮化合物，使其中的NOx还原成N2和水。

还原反应在较低的温度范围内进行，需要催化剂，称之为选择性催化还原（SCR）。

8.工业废液的催化净化技术（CWAO）催化湿空气氧化法9.TiO2催化原理—吸收光子能量后，价带上电子跃迁到导带上，原价带形成正空穴。

跃迁电子和正空穴极不稳定，极易使周围物质氧化或还原。

（紫外光照射）每个TiO2 粒子都是小型化学电池，表面有许多阳、阴极将电子、空穴传递给吸附于表面的分子、离子进行氧化还原反应。

10. 光催化就是光触媒在外界可见光的作用下发生催化作用。

一般是多种相态之间的催化反应。

考核要求：1、了解环境经济的提出和环境友好概念的产生；2、掌握典型空气污染治理的催化技术；3、掌握典型工业废液的催化净化技术；4、了解大气层保护与催化技术；5、了解环境友好的催化技术；6、了解光催化在环境科学中的应用和光催化环保功能材料。

第六章1.金属氢化物贮存氢能主要有三种方式：氢气燃料贮存、电化学能贮存、热能形式贮存。

2.低温燃料电池包括碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、和磷酸燃料电池。

3.PEMFC即质子交换膜燃料电池采用质子传导的聚合物膜作电解质，该膜将氢离子从阳极传导到阴极。

4.DMFC即直接甲醇燃料电池，是基于PEMFC技术的低温电池的一种特殊形式，其操作温度取决于系统和所用的电解质。

5.燃料电池的应用前景主要有⑴电力生产⑵电池汽车动力⑶其他特种用途。

6.生物质利用途经考核要求：1了解当前能源结构及存在的问题，能源、能源载体和转换路线，资源、环境对能源开发的制约，经洁净技术处理的清洁能源，天然气能源；2理解氢能及氢经济，燃料电池3了解煤的新作用，生物质能源。

第七章1.茂金属催化剂一般由过渡金属的茂基、茆基、芴基等配合物与甲基铝氧烷组成。

2.有序介孔固体作为催化剂的显著特征之一是多方面修饰的可能性，通过修饰调整表面功能性，即掺和催化功能或改变组成构造特性以适用于催化应用。

3.非晶态合金催化材料多由过渡金属和类金属物质组成。

4.茂金属催化剂，是以茂金属为基础的催化剂，也通常被称为“单活性中心催化剂”，与传统的 Z-N催化剂的主要区别在于活性中心的分布。

实际上，茂金属催化剂是双组分和多组分混配型催化剂体系，主要是由第Ⅳ族过渡金属化合物和助催化剂组成。

5. 茂金属催化剂有三种结构：⑴以两个环戊二烯基夹持过渡金属的烷基化合物或卤化物，其中环戊二烯基可用双茂基或双芴基取代；⑵桥链结构式茂金属催化剂，用两个烷基连接环结构，防止环旋转；⑶限制几何结构式茂金属催化剂，采用一个环戊二烯，用氨基取代另一个环戊二烯，然后用烷基或硅烷基桥链。

6. MAO （甲基铝氧烷,分子式[-Al(CH3)O-]n ）是活化茂金属催化剂最有效的助催化剂，其结构为一种聚合度为n的低聚物，n一般为5-30，随合成条件变化。