1第一章 催化劑制備原理-緒論

1、催化劑制備原理大連理工大學(xué) 化工學(xué)院郭新聞 劉民214-Apr-221 1 緒論緒論催化劑的重要性催化劑的重要性催化劑的定義催化劑的定義催化發(fā)展歷史催化發(fā)展歷史催化劑的評價指標(biāo)催化劑的評價指標(biāo)催化劑的制備方法簡介催化劑的制備方法簡介314-Apr-22工業(yè)催化實(shí)習(xí)內(nèi)容工藝路線反應(yīng)原料、組成催化劑了解什么催化劑？414-Apr-22催化劑？催化劑？AuAu、AgAg、PtPt、PdPd一氧化碳氧化一氧化碳氧化( (熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為-199-199，沸點(diǎn)為，沸點(diǎn)為-191.5-191.5，其在空，其在空氣中混合爆炸極限為氣中混合爆炸極限為12.5%12.5%74%74%，產(chǎn)生的熱值大約在，產(chǎn)生的熱值大

2、約在10001000左右左右) )。 乙烯環(huán)氧化生成環(huán)氧乙烷乙烯環(huán)氧化生成環(huán)氧乙烷丙烯與氫、氧原位生成的雙氧水反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷丙烯與氫、氧原位生成的雙氧水反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷苯乙烯與氧直接氧化苯乙烯與氧直接氧化514-Apr-22614-Apr-22714-Apr-22催化是什么？催化是什么？催化是一種自然現(xiàn)象，早已在生物體中存在的催化是一種自然現(xiàn)象，早已在生物體中存在的現(xiàn)象。生物酶催化是生命的基礎(chǔ)（在一個簡單現(xiàn)象。生物酶催化是生命的基礎(chǔ)（在一個簡單的生物細(xì)胞中約有的生物細(xì)胞中約有30003000個化學(xué)反應(yīng)）個化學(xué)反應(yīng)）814-Apr-22光合作用光合作用光合作用是一種能量儲光合作用是一種能量儲存

3、與轉(zhuǎn)換方式，葉綠素存與轉(zhuǎn)換方式，葉綠素將光子吸收后，通過一將光子吸收后，通過一系列酶催化過程將系列酶催化過程將COCO2 2和和水轉(zhuǎn)化為人體所能吸收水轉(zhuǎn)化為人體所能吸收的糖份的糖份914-Apr-22釀酒人類很早就學(xué)會利用自然催化過程。如利用酵素人類很早就學(xué)會利用自然催化過程。如利用酵素將各種果子釀成美酒將各種果子釀成美酒1014-Apr-22催化作用的發(fā)現(xiàn)（I） 化學(xué)變化的概念-拉瓦錫( Lavoisier）的質(zhì)量守恒定律和化學(xué)元素的概念。 基爾霍夫（G.S.C Kirchoff）在1814年研究酸催化淀粉水解為葡萄糖。 戴維（Sir Hum Phry Davy）在1814年發(fā)現(xiàn)了煤氣在鉑上

4、進(jìn)行氧化反應(yīng)。 泰納（Thenard) 發(fā)現(xiàn)溶液中或以分離相存在的某種少量物質(zhì)會促進(jìn)H2O2分解。 1834年，法拉第( Faraday）發(fā)表了一篇關(guān)于氫氣和氧氣在鉑箔上反應(yīng)的著名文章，他表征并評價了催化劑的催化活性、失活、中毒和活化，同時進(jìn)行了一些反應(yīng)動力學(xué)研究。1114-Apr-22 系統(tǒng)的催化研究始系統(tǒng)的催化研究始于于19世紀(jì)初，世紀(jì)初，Davy (1815)進(jìn)行了催化燃進(jìn)行了催化燃燒實(shí)驗(yàn)。燒實(shí)驗(yàn)。1214-Apr-22催化作用（II） 貝采里烏斯（Berzelius）于1836年最先用催化作用一詞來描述，引用的例子是淀粉受酸催化水解為葡萄糖，金屬離子對過氧化氫分解的影響，及鉑在氫氣和氧

5、氣反應(yīng)中的作用等。 催化（catalysis）一詞是由兩個希臘字拼成，字首cata- 表示下降，動詞lysein意思是分裂或破碎。貝采里烏斯可能是用“catalysis”一詞來表示把阻礙分子反應(yīng)的正常力破除掉他認(rèn)為催化作用不是一個化學(xué)過程。他提出了催化力的概念來說明催化現(xiàn)象。所有的分子具有一定的剩余親合力。沒有證據(jù)表明：任何物質(zhì)中，元素的完全吸引的親合力全部滿足，催化劑就是能夠把它所擁有的親合力加到其它任何物質(zhì)上，如對于在鉑上氫氣和氧氣的反應(yīng)，鉑通過其表面親合力濃縮氧氣，然后把它提供給濃縮狀態(tài)的氫氣，就發(fā)生結(jié)合。貝采里烏斯認(rèn)為催化作用是一個物理過程。1314-Apr-22Berzelius (

6、1836) 通通過一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)，過一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了創(chuàng)造了“catalysis”一詞一詞,給催化一個初步給催化一個初步的定義的定義1414-Apr-22催化作用（III） 1838年，德. 拉里夫（de la Rive)提出：在鉑表面上，首先鉑被氧氣氧化，然后該氧化物被氫氣還原。他認(rèn)為沒有必要借助于由貝采里烏斯提出的神秘催化力來說明該反應(yīng)。 大化學(xué)家李比希（Justus von Liebig）也反對貝采里烏斯的觀點(diǎn)。他在寫給朋友武勒的信中談到：“你是否知道，在德國有些俊瓜寫了一些書，不經(jīng)檢驗(yàn)就采用了“催化力”，他們將把這些概念填塞到我們孩子的大腦中。你不認(rèn)為催化力的整個觀念都是錯誤的嗎?

7、 19世紀(jì)20年代，Pfaff提出，催化劑鉑比熱低，因而能夠容易升溫到赤熱狀態(tài)，從而引燃?xì)溲趸旌衔铩５?，這個假說不能說明催化劑的選擇性，因此，很快就被拋棄了。 1858年，有機(jī)化學(xué)家凱庫勒認(rèn)為，催化劑的作用是使反應(yīng)物微?；ハ嘟咏?，削弱了反應(yīng)物自身原子間的結(jié)合力。 格林（B. Green）提出催化劑起著反應(yīng)物微粒載體的作用。 J墨爾塞（JMercer）則把催化作用看成弱化學(xué)親合力的表現(xiàn)?？傊谶@個時期內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了一些催化現(xiàn)象，提出了催化作用概念，但，對其本質(zhì)還十分模糊不清，因而催化作用的定義尚存在一些問題。1514-Apr-22物理化學(xué)之父奧斯特瓦物理化學(xué)之父奧斯特瓦爾德（爾德（F.W. Ost

8、wald）1614-Apr-22催化作用（IV） 物理化學(xué)之父奧斯特瓦爾德（F.W. Ostwald）提出：“凡能改變化學(xué)反應(yīng)的速度而本身不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物，就叫做催化劑?！彼谐?種類型的催化作用：（1）過飽和物系中離析作用的催化（2）均相混合物中的催化；（3）非均相催化 （4）酶的催化作用。 1881年，28歲的奧斯特瓦爾德受聘為里加工學(xué)院的化學(xué)教授，開始了題為“化學(xué)動力學(xué)研究”的一系列工作。 1887年，奧斯特瓦爾德來到萊比錫大學(xué)，和阿累尼烏斯、 范特霍甫一起創(chuàng)立了物理化學(xué)。 1901年的講演“論催化作用”，對催化作用闡述比較清楚。1909年，由于在研究催化、化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率

9、方面的功績卓著，奧斯特瓦爾德獲得諾貝爾化學(xué)獎。他是第一個在催化方面獲得諾貝爾獎的科學(xué)家。1714-Apr-22Irving Langmuir 1909年朗繆爾在通用電器公司研究鎢燈絲。在測量各種氣體在低壓下，在鎢、鉑和其它金屬上的吸附過程中，他開創(chuàng)了表面物理化學(xué)的研究。他的研究成果主要包括化學(xué)吸附的現(xiàn)代概念和朗繆爾吸附等溫式。朗繆爾在其4篇文章中所包含的思想形成了思考催化作用機(jī)理的基礎(chǔ)，朗繆爾測量了各種氣體在清潔金屬上分子吸附速率，由氣體壓力他計(jì)算了氣體分子每秒與表面的碰撞數(shù)，然后計(jì)算了碰撞分?jǐn)?shù)，即導(dǎo)出化學(xué)吸附的碰撞分?jǐn)?shù)（粘附系數(shù)）。1814-Apr-22Irving Langmuir 朗繆爾

10、認(rèn)為：鉑的表面原子必須是在化學(xué)上沒有飽和，能夠與氣相分子反應(yīng)。被稱為Lewis - Langmuir成對鍵的概念使朗繆爾遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出用古老的親合力觀念所能解釋的問題范圍。朗繆爾還從他的動力學(xué)測量中推出CO的氧化過程，首先是氧氣的解離吸附，接著是非吸附的CO與吸附態(tài)氧原子結(jié)合。他排除了吸附的CO與表面氧原子之間的化學(xué)反應(yīng)?，F(xiàn)在從在慕尼黑Ertl的研究工作中，顯示出，至少在很低的壓力下，反應(yīng)包含著吸附的CO與表面氧原子反應(yīng)。也就是說，朗繆爾否定了現(xiàn)在經(jīng)常稱之為Langmuir-Hinshelwood機(jī)理，而接受了Pideal-Eley機(jī)理在正常壓力下，朗繆爾是正確的。朗繆爾的研究工作，使化學(xué)家徹底地

11、拋棄了催化力的觀念。由于對各種氣體在金屬表面上吸附的研究加深了對多相催化作用及其機(jī)理的理解，從而獲得1932年度諾貝爾化學(xué)獎。 1914-Apr-22催化作用“大部分科學(xué)家感覺到催化作用的本質(zhì)，現(xiàn)在幾乎與法拉第時代一樣令人神秘莫測。但是,隨著我們對組成催化劑固體原子分子結(jié)構(gòu)的知識的不斷增加，我們會逐漸地對此表面反應(yīng)機(jī)理獲得一個清晰的認(rèn)識?！?014-Apr-22催化作用從本世紀(jì)50年代開始，紅外、核磁共振、順磁、穆斯堡爾譜及一些表面能譜開始被應(yīng)用于催化作用本質(zhì)的研究。用這些技術(shù)可獲得一些關(guān)于吸附物結(jié)構(gòu)的信息及催化活性中心本質(zhì)的信息?，F(xiàn)代催化作用概念的確立，經(jīng)歷了一個較長的過程?？梢韵嘈?，隨著現(xiàn)

12、代儀器的發(fā)展以及物理化學(xué)理論的不斷創(chuàng)新，人們對催化作用的理解也會不斷地完善。2114-Apr-221.1 1.1 催化劑的重要性催化劑的重要性生命現(xiàn)象和許多化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都離不開催化劑，特別生命現(xiàn)象和許多化工產(chǎn)品的生產(chǎn)都離不開催化劑，特別是進(jìn)入是進(jìn)入2121世紀(jì)，人們對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，許多世紀(jì)，人們對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，許多生產(chǎn)過程的改進(jìn)都與催化劑的改進(jìn)密切相關(guān)。生產(chǎn)過程的改進(jìn)都與催化劑的改進(jìn)密切相關(guān)。2214-Apr-221.1.1 1.1.1 合成氨催化劑合成氨催化劑 19091909年，哈伯，年，哈伯，600600、200200個大氣壓、鐵催化劑；個大氣壓、鐵催化劑； 191

13、31913年合成氨工業(yè)化；年合成氨工業(yè)化； Haber-BoschHaber-BoschN2+ H2NH3Fe第一次世界大戰(zhàn)第一次世界大戰(zhàn)X Fe + N2 FexNFexN + H吸 FexNHFexNH + H吸 FexNH2FexNH2 + H吸 FexNH3 x Fe + NH3 2314-Apr-22我國化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展中里程碑我國化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展中里程碑 19351935年8 8月我國化工的先驅(qū)吳蘊(yùn)初先生建成上海天利氮?dú)鈴S生產(chǎn)出液氨，吳先生還創(chuàng)辦了天廚味精廠（19231923）、天原電化廠（19291929）和天盛陶器廠（19341934），以及范旭東在天津創(chuàng)辦的永

14、利堿廠，這些化工原料的生產(chǎn)推動了我國化學(xué)工業(yè)的發(fā)展 合成氨工業(yè)的巨大成功推動了化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，也帶動了一系列化學(xué)工程基礎(chǔ)理論工作，如化工熱力學(xué)、化學(xué)工藝學(xué)、工業(yè)催化等。氨合成催化劑的研究與改進(jìn)已經(jīng)嘗試1010萬多個配方，至今仍是催化界研究的方向2414-Apr-221.1.2 “三效”催化劑汽車廢氣： CO、輕烴、NOx x CO2、水、N2Pt-Rh-PdEngelhard, Johnson Matthey, Allied Signal and UOP2514-Apr-221.1.3 聚合物乙烯 聚乙烯 齊格勒催化劑聚對苯撐對苯二甲酰胺，具有比同尺寸鋼鐵還要高的拉伸強(qiáng)度，而重量只有鋼鐵的1

15、/5(Kevlar)PC（聚碳酸酯）ABSLCP(液晶聚合物)2614-Apr-222714-Apr-22杜邦 Kevlar 是一種對位芳酰胺（芳香族聚酰胺）纖維，可以制成不同形式，每一種形式都適合于消費(fèi)者和工業(yè)應(yīng)用的特殊要求。杜邦公司以短切纖維形式提供的杜邦Kevlar可以制成紗或線、連續(xù)的長絲紗線、漿粕狀纖維和片狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是紙質(zhì)結(jié)構(gòu)件的重要組成部分。 2814-Apr-222914-Apr-223014-Apr-221.1.4 催化裂化 石油煉制中，裂化過程使較大烴分子裂解為較小的分子 1936年，酸洗天然粘土 無定形氧化硅-氧化鋁 50-60年代，Mobil Corp. 含有八面沸石

16、的裂化催化劑 在美國收支平衡上每年可節(jié)?。?億桶原油80億美元 再提高1%的汽油選擇性則每年再節(jié)省4億多美元 （1990年數(shù)據(jù)）3114-Apr-223214-Apr-221.1.5 UOP公司烷基化催化劑二戰(zhàn)，不列顛之戰(zhàn)：1940.07.10-10.31，英國皇家空軍擊敗德國空軍英軍損失戰(zhàn)機(jī)912架，德國損失1733架英國皇家空軍主力戰(zhàn)機(jī)：噴火式戰(zhàn)斗機(jī) 3314-Apr-22催化劑的勝利關(guān)鍵：英國空軍以辛烷值100的燃料代替辛烷值87的燃料，使英國空軍的飛機(jī)爆發(fā)加速能力提高50%, ,在海平面和在3048米高度的時速分別增加了40公里和55公里。 H2SO4 HF AlCl3 固體酸固體酸？

17、催化劑3414-Apr-22辛烷值 辛烷值是衡量汽油在汽缸內(nèi)抗爆震燃燒能力的一種數(shù)字指標(biāo)，其值高表示抗爆性好。汽油在汽缸中正常燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0-20米/秒，在爆震燃燒時可 達(dá)1500-2000米/秒，后者條件下使氣缸溫度劇升，汽油燃燒不完全，機(jī)器強(qiáng)烈震動，從而使輸出功率下降，機(jī)件受損。 不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的烴類，具有不同的抗爆震能力。異辛烷（2,2,4-三甲基戊烷）的抗爆性能較好，辛烷值設(shè)定為100；正庚烷的抗爆性差，辛烷值設(shè)定為0。 汽油辛烷值的測定是以異辛烷和正庚烷為標(biāo)準(zhǔn)燃料，按標(biāo)準(zhǔn)條件，在實(shí)驗(yàn)室單缸汽油機(jī)上用對比法進(jìn)行的。調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)燃料組成的比例，使標(biāo)準(zhǔn)燃料產(chǎn)生的爆震強(qiáng)度與試樣相同，此時

18、標(biāo)準(zhǔn)燃料中異辛烷所占的體積百分?jǐn)?shù)就是試樣的辛烷值。 馬達(dá)法辛烷值，研究法辛烷值，道路法辛烷值3514-Apr-221.1.6 固定化酶催化劑固定化酶是指經(jīng)過一定改造后被限制在一定的空間內(nèi)，能模擬體內(nèi)酶的作用方式，并可反復(fù)連續(xù)地進(jìn)行有效催化反應(yīng)的酶。固定化酶又稱固相酶。在理論研究上，固定化酶可以作為探討酶在體內(nèi)作用的模型；在實(shí)際使用中，固定化酶可使生產(chǎn)工藝自動化和連續(xù)化，提高酶的使用效率。 3614-Apr-22葡萄糖異構(gòu)酶用一種特殊的聚合物將陶瓷和葡萄糖異構(gòu)酶粘合，1磅（453.6g）涂覆了催化劑的陶瓷，在酶失活以前，平均能夠生產(chǎn)14.25噸果糖。有時達(dá)18噸。淀粉 葡萄糖 轉(zhuǎn)化糖(42%果糖

19、+58%葡萄糖)水解水解異構(gòu)酶3714-Apr-22酶的作用同樣是降低反應(yīng)活化能3814-Apr-221.1.7 醫(yī)藥 帕金森氏癥左旋-二羥基苯丙氨酸(Levodopa )右旋-二羥基苯丙氨酸 一般合成，兩種形式等量生成，分離成本昂貴 1974年，孟山都公司選擇催化合成L-多巴工業(yè)化成功無 效HOHOCHCCOOHNH2Rh(PR3*)2(二烯)+,H加水，分解HOHOCH2HCCOOHNH23914-Apr-221.2 催化發(fā)展的歷史萌芽奠基大發(fā)展更新?lián)Q代4014-Apr-22萌芽時期（20世紀(jì)以前） 1740年, ,英國, ,J.沃德, ,燃燒硫磺和硝石制硫酸1746年, ,英國J.羅巴克

20、,鉛室反應(yīng)器，氧化氮, ,氣態(tài)催化劑，利用催化技術(shù)從事工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的開端 1831年, ,P.菲利普斯獲得二氧化硫在鉑上氧化成三氧化硫的英國專利1875年, ,德國人E.雅各布, ,第一座生產(chǎn)發(fā)煙硫酸的接觸法裝置，鉑催化劑，工業(yè)催化劑的先驅(qū) 4114-Apr-22奠基時期（20世紀(jì)初） 金屬催化劑，分散提高活性制造技術(shù)：沉淀、浸漬、熔融催化劑載體受到重視1925年H.S.泰勒，活性中心理論 4214-Apr-22金屬催化劑鎳，油脂加氫制取硬化油 1913年，鐵，合成氨1923年，鈷，一氧化碳加氫制烴 1925年，骨架鎳，專利催化劑的材質(zhì)從鉑擴(kuò)大到鐵、鈷、鎳等較便宜的金屬 4314-Apr-22

21、氧化物催化劑鉑催化劑易被原料氣中的砷中毒曼海姆裝置，氧化鐵 + 鉑1913年，負(fù)載型釩氧化物催化劑，抗毒，壽命長4414-Apr-22液態(tài)催化劑1919年，新澤西標(biāo)準(zhǔn)油公司，硫酸，丙烯水合制異丙醇1930年，聯(lián)合碳化物公司，乙烯水合制乙醇這類液態(tài)催化劑均為簡單的化學(xué)品 4514-Apr-22大發(fā)展時期（20世紀(jì)3060年代）二戰(zhàn)，戰(zhàn)略物資的需要液體燃料的大量需要，促進(jìn)催化劑生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步移動床和流化床反應(yīng)器，催化劑成型合成材料及其單體，催化劑品種增多4614-Apr-22工業(yè)催化劑生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大費(fèi)托合成，合成氣制烴鈷/硅藻土負(fù)載型催化劑1936年，酸處理膨潤土，固定床石油催化裂化，辛烷

22、值80的汽油1942年，流化床，硅鋁裂化催化劑4714-Apr-22工業(yè)催化劑品種的增加有機(jī)金屬催化劑，乙烯聚合，(C2H5)3Al-TiCl4 丙烯聚合，(C2H5)3Al-TiCl3 選擇性氧化混合催化劑，丙烯丙烯腈，鉍-鉬-磷-氧二氧化硅丁烯順丁烯二酸酐，釩-磷-氧催化劑；鄰二甲苯鄰苯二甲酸酐，釩-鈦-氧催化劑；乙烯氧氯化，氯化銅催化劑加氫精制催化劑的改進(jìn)分子篩催化劑崛起大型合成氨催化劑系列形成4814-Apr-22更新?lián)Q代時期（20世紀(jì)7080年代）高效率的絡(luò)合催化劑相繼問世 節(jié)能而發(fā)展了低壓作業(yè)的催化劑 固體催化劑的造型漸趨多樣化 新型分子篩催化劑 環(huán)境保護(hù)催化劑生物催化劑4914-

23、Apr-22高效絡(luò)合催化劑的出現(xiàn) 甲醇羰基化制醋酸，Co，壓力高，選擇性差銠絡(luò)合物 ，低壓，選擇性高丙烯氫甲酰化制丁醛，膦配位基改性的銠絡(luò)合物70年代，高效烯烴聚合催化劑，四氯化鈦烷基鋁/氯化鎂一克鈦可生產(chǎn)數(shù)十至近百萬克聚合物，不必分離5014-Apr-22固體催化劑的工業(yè)應(yīng)用1966年，低壓合成甲醇催化劑，銅-鋅-鋁-氧 加氫精制中用的三葉形、四葉形催化劑 汽車尾氣凈化用的蜂窩狀催化劑 合成氨用的球狀、輪輻狀催化劑 催化活性組分在催化劑中的分布，新的設(shè)計(jì) 5114-Apr-22分子篩催化劑的工業(yè)應(yīng)用 70年代初期，二甲苯異構(gòu)化，分子篩代替鉑/氧化鋁甲苯歧化，絲光沸石(M-分子篩)1974年，

24、ZSM-5型分子篩，擇形重整，正烷烴裂化而不影響芳烴 70 年代末期，苯烷基化制乙苯，ZSM-5取代三氯化鋁 80年代初，甲醇合成汽油，ZSM-5分子篩5214-Apr-22環(huán)境保護(hù)催化劑的工業(yè)應(yīng)用 1975年美國杜邦公司生產(chǎn)汽車排氣凈化催化劑，鉑，用量巨大,1979年占美國用鉑總量的57,達(dá)23.33t催化劑工業(yè)中的三大領(lǐng)域 ：環(huán)保催化劑石油煉制催化劑化工催化劑（合成材料、有機(jī)合成和合成氨 ）5314-Apr-22生物催化劑的工業(yè)應(yīng)用 60年代中期，酶固定化的技術(shù)進(jìn)展迅速 1969年，拆分乙酰基-DL-氨基酸1973年，生產(chǎn)高果糖糖漿，葡萄糖異構(gòu)酶 1985年，丙烯腈水解酶生物催化劑的發(fā)展將

25、引起化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的巨大變化5414-Apr-221.3 催化劑的定義根據(jù)IUPAC于1981年提出的定義： 催化劑是一種物質(zhì)，它能夠加速反應(yīng)的速率而不改變該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由焓變化。這種作用稱為催化作用。涉及催化劑的反應(yīng)為催化反應(yīng)。 5514-Apr-22最早的定義催化劑是一種可以改變化學(xué)反應(yīng)速度，而不存在于產(chǎn)物中的物質(zhì)。 W.Ostwald5614-Apr-22IUPAC在1977年的定義存在較少量就能顯著的加速反應(yīng)，而本身最后并無明顯損耗的物質(zhì)，稱為該反應(yīng)的催化劑。5714-Apr-22催化劑的特性加快化學(xué)反應(yīng)的速度，但不進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)計(jì)量催化劑對反應(yīng)有選擇性只能加速熱力學(xué)上可能的反應(yīng)

26、不改變化學(xué)平衡的位置 G0 = -RTlnKp催化劑有一定的使用壽命5814-Apr-225914-Apr-22乙烯氧化反應(yīng)O1/2O2C2H4O2C2H4CO2H2OH = -121.2KJ/Mol (553K)H = -1322KJ/Mol (553K)Ag 6014-Apr-221.4 催化劑的評價指標(biāo)活性選擇性穩(wěn)定性壽命小型催化劑評價裝置小型催化劑評價裝置6114-Apr-221.4.1 催化劑的活性指催化劑對反應(yīng)的加速程度，是用來衡量催化劑效能大小的標(biāo)準(zhǔn);是催化反應(yīng)速度與非催化反應(yīng)速度之差;等于催化反應(yīng)速度。6214-Apr-22反應(yīng)速率表示法反應(yīng) A PhmmolddddhLmol

27、ddddhgmoldddd12-11 -11 -tSntSnrtVntVnrtWntWnrpAspAVpAWsgWVrSrr6314-Apr-22反應(yīng)速度常數(shù)表示法對某一催化反應(yīng)，如果知道反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度（或壓力）的函數(shù)關(guān)系及具體數(shù)值，則可以求出反應(yīng)速率常數(shù)：k. pfkRcfkr6414-Apr-22轉(zhuǎn)化率表示法%100AA%的總量反應(yīng)物流經(jīng)催化劑床層進(jìn)料中轉(zhuǎn)化掉的量反應(yīng)物AC 6514-Apr-22其它表示方法催化反應(yīng)的活化能高低一定轉(zhuǎn)化率下所需反應(yīng)溫度的高低6614-Apr-221.4.2 催化劑的選擇性催化劑除了可以加速化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行（即活性）外，還可以使反應(yīng)向生成某一特定產(chǎn)物的方向

28、進(jìn)行，這就是催化劑的選擇性。6714-Apr-22選擇性（S%） 目的產(chǎn)物產(chǎn)率是指反應(yīng)物消耗于生成目的產(chǎn)物的百分?jǐn)?shù)。選擇性是轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)條件的函數(shù)。%100%轉(zhuǎn)化率目的產(chǎn)物的產(chǎn)率S6814-Apr-22選擇性因素（選擇度） 選擇度因素S是指反應(yīng)中主、副反應(yīng)的表觀速率常數(shù)或真實(shí)速度常數(shù)之比。21kkS 6914-Apr-221.4.3 催化劑的穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性耐熱穩(wěn)定性抗毒穩(wěn)定性機(jī)械穩(wěn)定性 催化劑在使用過程中保持其穩(wěn)定的化學(xué)組成和化合狀態(tài)，活性組分和助催化劑不產(chǎn)生揮發(fā)、流失或其它化學(xué)變化，這樣，催化劑會有較長的穩(wěn)定活性時間。 催化劑在反應(yīng)和再生條件下，在一定溫度變化范圍內(nèi)，不因受熱而破壞其物理-

29、化學(xué)狀態(tài)，產(chǎn)生燒結(jié)、微晶長大和晶相變化，保持良好的活性穩(wěn)定性。 催化劑不因在反應(yīng)過程中吸附原料中雜質(zhì)或毒性副產(chǎn)物而中毒失活，這種對有毒雜質(zhì)毒物的抵抗能力越強(qiáng)，抗毒穩(wěn)定性越高。 固體催化劑顆粒在反應(yīng)過程中要具有抗摩擦、沖擊、重壓及溫度驟變等引起的種種應(yīng)力，使催化劑不產(chǎn)生粉碎破裂，不導(dǎo)致反應(yīng)床層阻力升高或堵塞孔道，使反應(yīng)過程能夠平穩(wěn)進(jìn)行。7014-Apr-221.4.4 催化劑的壽命 催化劑的壽命指催化劑在一定反應(yīng)條件下維持一定反應(yīng)活性和選擇性的使用時間，這段時間被稱為催化劑的單程壽命?；钚曰蛘哌x擇性或者二者下降后經(jīng)再生又可恢復(fù)，累計(jì)總的時間稱為總壽命。0200400600800100012001

30、4005060708090100 Conv. / %TOS / h7114-Apr-221.5 催化劑制備方法簡介浸漬法沉淀法混合法熔融法瀝濾法水熱合成法離子交換法相同組成，不同制備方法相同制備方法，不同加料順序催化性能的差異7214-Apr-22催化劑制備的一般步驟1. 選擇原料及原料溶液的配制：純度、毒物含量、副產(chǎn)物的分離或去除2. 通過諸如共沉淀、浸漬、離子交換、化學(xué)交聯(lián)中的一種或幾種方法，將原料轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒘４笮　⒖捉Y(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成合乎要求的基本材料3. 去除雜質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)及表面化學(xué)狀態(tài)符合要求的成品化學(xué)過程：沉淀、膠凝、復(fù)分解、表面官能團(tuán)交聯(lián)流體動力學(xué)過程：液體混合

31、、懸浮液分離、擴(kuò)散、沉降熱過程：加熱、冷卻、蒸發(fā)、結(jié)晶、吸附、干燥7314-Apr-22浸漬法： 將一種或幾種活性組分載于載體上，通常是將載體與金屬鹽類的水溶液接觸，使金屬鹽類溶液吸附或貯存在載體的毛細(xì)孔中，然后除去過剩的溶液，經(jīng)干燥、煅燒和活化即可得到催化劑。載體的沉淀洗 滌干 燥活性組分溶液干 燥活化（還原）焙燒（分解）催化劑7414-Apr-22優(yōu)點(diǎn)硅藻土硅膠微球活性炭 浸漬的活性組分主要分布在載體表面，用量少，利用率高，降低了成本； 載體來源豐富，可以省去催化劑成型步驟； 載體種類繁多，物理結(jié)構(gòu)清楚，可以根據(jù)需要選擇。7514-Apr-22沉淀法： 一般是將金屬鹽水溶液和沉淀劑分別加入不斷攪拌著的沉淀槽中，生成固體沉淀。生