催化作用是指催化剂对化学反应所产生的效应.ppt

工业催化原理Catalysis in industrial processes 厦门大学化学化工学院化工系 教材 主要教材：王桂茹主编《催化剂和催化作用》 参考书： 李玉敏编著 《工业催化原理》 吴 越编著 《催化化学》 黄仲涛主编 《工业催化》 基础知识参考书： 结构化学、量子化学 晶体化学、无机化学 有机化学、物理化学 催化剂表征用参考书：谱学原理、催化研究方法 工业应用相关工程参考书： 化学反应工程 催化剂工程 化工传递现象 化工热力学 课程学习的意义和目的 1、催化剂是化工技术的核心 80%化学工业过程（石油加工、传统化学工业、食品工业、建材工业、精细化学品工业、环保产业等）是采用催化过程来实现的。催化剂的销售额在100-200亿美元。与催化剂相关的工艺设备销售收入可达数千亿美元。 2、化工技术创新的重要领域。 与催化剂相关的专利等化学工艺技术、设备、方法在化工专利的绝大部分。 1.1.1催化剂和催化作用(Catalyst and Catalysis) 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 1.1.2催化作用不能改变化学平衡 第一，对某一催化反应进行正反应和进行逆反应的操作条件（温度、压力、进料组成）往往会有很大差别，这对催化剂可能会产生一些影响。 第二，对正反应或逆反应在进行中所引起的副反应也是值得注意的，因为这些副反应会引起催化剂性能变化。 1.1.3催化作用改变反应历程而改变反应速度 催化剂改变反应历程意味着 1、催化剂参与反应物之间的化学反应 2、通过反应历程改变使化学反应的所需克服的能垒数值大大减少。 结果： 催化反应相对常规化学反应发生的条件温和得多，甚至常规条件下难以发生的反应，在催化剂参与下实现了工业化生产。 1.1.4催化剂对加速化学反应具有选择性 1.1.4催化剂对加速化学反应具有选择性 催化剂选择性理解 1、不同催化剂对特定的反应体系有选择性（机理选择性） 2、催化剂因催化剂结构不同导致选择性（扩散选择性）。 1.2.1催化反应分类 1.2.1催化反应分类 1.2.1催化反应分类 1.2.1催化反应分类 1.2.2催化剂分类 元素周期律把元素分为主族元素(Ａ)和副族元素(Ｂ)。用做催化剂的主族元素多以化合物形式存在。 主族元素的氧化物、氢氧化物、卤化物、含氧酸及氢化物等由于在反应中容易形成离子键，主要用做酸碱型催化剂。但是，第Ⅳ～Ⅵ主族的部分元素，如铟、锡、锑和铋等氧化物也常用做氧化还原型催化剂。 而副族元素无论是金属单质还是化合物，由于在反应中容易得失电子，主要用做氧化还原型催化剂。特别是第Ⅷ过渡族金属元素和它的化合物是最主要的金属催化剂、金属氧化物催化剂和络合物催化剂。但是副族元素的一些氧化物、卤化物和盐类也可用做酸碱型催化剂，如Cr2O3，NiSO4，ZnCl2和FeCl3等。 1.2.2催化剂分类 1.3固体催化剂的组成 1.3.1固体催化剂的组成 1.3.2固体催化剂的结构 上节课回顾 上节课： 1、催化剂能有哪些作用； 2、合成氨催化剂主要活性组分为Fe； 3、利用氧与有机物反应是合成有机物的主要手段，请问这一催化过程是部分氧化还原完全氧化过程？ 4、如何判断催化反应活化能大小？ 5、有一个催化过程，发现是连串反应：A→ B → C，请问减小C组分的生成？ 1.3.2固体催化剂的结构 催化剂的表示方法 通常： 1、用“/” 来区分载体与活性组分 如：Ru/Al2O3，Pt/Al2O3，Pd/SiO2 Au/C 2、用“-”来区分各活性组分及助剂 Pt-Sn/Al2O3，Fe-AL2O3-K2O 1.4.1催化剂的反应性能 催化剂的活性 催化剂的选择性 催化剂的稳定性 1.4.1催化剂的反应性能 催化活性在理论研究中经常采用： 转换频率（Turnover frequency） 指单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数。作为真正催化活性的一个基本度量。 1.4.1催化剂的反应性能 1.4.1催化剂的反应性能 1.4.2对工业催化剂的要求 工业催化剂是指具有工业生产实际意义，可以用于大规模生产过程的催化剂。 一种好的工业催化剂应具有适宜的活性、高选择性和长寿命。 工业催化剂的活性、选择性和寿命除决定于催化剂的组成结构外