催化原理总结

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第一章

1.催化反应的三个特征

2.催化反应三种分类

催化剂两种分类

3.固体催化剂四种组成

助催化剂四种结构和载体的五种作用

催化剂的微观结构

4.催化反应性能的三个标准

5.多相催化反应的七个步骤

第二章

物理吸附和化学吸附的区别

物理吸附和化学吸附位能曲线

解离吸附和谛合吸附的概念

化学吸附态(H2,O2,CO,烯烃,炔烃)

吸附等温线(五种)

Langmuir吸附等温方程推导(单分子,多分子)BET方程推导催化剂比表面

测定比表面的方法(N2吸附)

催化剂密度(真密度,假密度,比孔容,孔隙率,平均孔半径,孔径分布)

扩散(Kundsen扩散)

第三章

3.1酸碱催化剂的应用和分类(了解)

3.2酸碱定义及酸碱中心的形成

L酸和B酸定义;

单元氧化物L酸吸水转化为B酸

Tababe二元氧化物酸中心形成机理(Ti6Si4)

3.3固体酸性质及其测定

H0的定义(H0=pKa+log(CB/CBH+)

TPD法和IR法测定酸中心

固体超强酸(H0<-10.6)

3.4 酸碱催化作用及其催化机理

特殊酸碱催化(反应的速控步)

Bronsted规则ka=GaKaα

碳正离子的形成和反应规律

酸中心类型与活性选择性的关系

3.5 沸石分子筛

四个结构;四个类型分子筛

沸石分子筛酸中心形成的四种机理

沸石分子筛的择型催化作用及影响因素

催化裂化与热裂化的区别

第四章

4.1 金属催化剂的应用及特性(具有d带电子的元素)

4.2 金属催化剂的化学吸附

以d电子解释金属催化剂的吸附热

(未结合d电子数越大,吸附热大,强吸附Fe;

未结合d电子数少,吸附热小,弱吸附Pt)

2.电子逸出功,电离势概念;两者与化学吸附的关系

3.化学吸附和催化活性的关系

(中等强度的吸附)88页图4-2

4.3金属催化剂电子因素与催化作用的关系

能带理论(金属原子紧密堆积,原子轨道重叠,

分立的电子能级扩展为能带)

d带空穴(可以由磁距测得)

d带空穴需要适应反应电子数目的转移

价键理论;金属原子的共价键由杂化轨道构成

d%:d轨道占有杂化轨道的比例 ( Ni,30%d2SP3;70%,d3SP2) d%越大,d带空穴越少;

d%增大,吸附热变小,吸附强度变低。

4.4金属催化剂晶体结构与催化作用的关系

晶格,晶格参数和晶面的概念

晶体对催化作用的影响

几何角度:吸附位,键长和键角

能量角度:q=s/2

晶格缺陷引起催化活性变化(了解)

4.5负载型催化剂

分散度的概念;分散度与晶粒大小的关系

结构敏感反应(C-C,C-O)结构非敏感反应(C-H)

金属与载体的相互作用(实验证明的思路)

溢流现象及其应用

4.6合金催化剂

几何效应和电子效应对催化反应活性的影响。

(Ni-Cu和Pd-Au)

4.7金属催化剂催化作用的典型剖析

合成氨催化剂的助剂(Al2O3,K2O,CaO等)

Ag为乙烯环氧化反应催化剂的机理

催化重整反应对双功能催化剂的要求

第五章

1.过渡金属氧化物催化剂的结构类型,应用及其特点

2.导体、半导体、绝缘体的能带结构和类型

3.半导体、n型半导体、P型半导体形成

4.杂质对半导体催化剂费米能级Ef、逸出功、和电导率的影响

5.杂质对半导体催化剂的影响

6.半导体催化剂化学吸附与催化作用

A)受电子气体吸附

n型半导体上吸附

p型半导体上吸附

B)对于施电子气体吸附(P129表)

7.化学吸附状态的三种类型:

弱键吸附

受主键吸附(强n键吸附)

施主键吸附(强p键吸附)

8.氧化物催化剂的半导体机理

9.过渡金属氧化物催化剂的氧化—还原机理

金属—氧键强度对催化反应的影响

金属氧化物催化剂氧化还原机理

10.过渡金属氧化物中晶体场的影响

d轨道的电子状态影响催化活性

11.过渡金属氧化物晶体场稳定化能

d轨道的能级分裂

晶体场的稳定化能(CFSE)

12.晶体场稳定化能对催化作用的影响

第六章络合催化剂及其催化作用

成键作用(价键,晶体场,分子轨道)

Π键和σ键的形成

几种常见配体

金属中心的加成反应(+2和+1)

取代效应和对位效应

插入,重排和转移反应

反应物的活化(烯烃,CO,H2)

络合催化的机理

实例(wacker法乙烯氧化制备乙醛、

Z-N催化剂烯烃聚合;

定向聚合;

羰基钴羰基合成、

Wilkinson催化剂加氢反应)

第六章半导体对催化性能的影响小结

(1)N型有利于加氢还原,P型有利于氧化。

(2)费米能级的高低可以调节催化剂的选择性,如丙烯氧化制丙烯醛时,通过引入Cl-来改变催化剂的选择性。

(3)与金属电子构型的关系。d0、d10金属离子吸附时,d0无电子反馈,d10吸附较弱。表面物种较为活泼,不会发生深度氧化。

(4) 对于C-C键断裂的催化过程,反应的关键是氧的活化,表面物种为亲电子的O2-和O-。对于无C-C断裂的主要采用O2-晶格氧。

费米能级EF是半导体中价电子的平均位能。

逸出功是克服电子平均位能的能量。

本征半导体中,EF在满带和导带之间;

N型半导体中,EF在施主能级和导带之间;

P型半导体中,EF在受主能级和满带之间。

逸出功:n型<本征

Ef不等于施主和受主能级

一、杂质对半导体催化剂的影响

1)、对n型半导体

A)加入施主型杂质,EF↗Φ↘导电率↗

B)加入受主杂质, EF ↘ Φ ↗导电率↘

2)、对p型半导体

A)加入施主型杂质EF↗Φ↘导电率↘

B)加入受主型杂质EF ↘ Φ ↗导电率↗

二、氧化物催化剂的半导体机理

Ef越高,自由电子浓度增加,受主型反应催化活性提高。

同晶取代,降低了Ef;

活性降低