中科院研究生课件催化原理李增喜

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1、热烈欢迎来自五湖四海的朋友们进入中科院研究生院深造催化原理李增喜cuihuayuanli@sohu.com密码：666666办公室：821Tel:13522660368,88256322助教：王慧，13488752120化学化学工程应用化学无机化学催化原理有机化学物理化学分析化学无机化工有机化工化工机械应用化学化学工程化学工艺生物化工工业催化化学工程与技术催化科学与技术我国1971年开始无机：合成氨、硝酸和硫酸，自然涉及Fe,Pt,V2O5催化剂,有机：生产甲醇、乙酸（甲醇+CO）和苯乙烯（乙苯脱氢）就会涉及Cu-Zn

2、-Al，Rh络合物，Fe3O4-K2O-Cr2O3；分析：化学传感器；生物化工：酶催化剂；应用化学：合成高分子聚乙烯和聚丙烯用TiX4-AlR3（X-卤素，R-烷基）催化剂；精细化工：甲醇液相氧化羰基化合成DMC采用CuCl2-PdCl2，催化原理CH2=CH-CH3+O2(H2O2)OCH3钛硅分子筛一个化学反应要实现工业化，基本要求：反应要以一定的速度进行。提高反应速度可以有多种手段：加热方法缺乏足够的化学选择性，消耗能量光化学方法电化学方法消耗额外的能量辐射化学方法催化方法既能提高反应速度，又能对反应方向进行控制

3、，且催化剂原则上是不消耗的。应用催化剂是提高反应速度和控制反应方向较为有效的方法。故催化作用和催化剂的研究应用，成为现代化学工业的重要课题之一。催化原理催化原理催化原理:借助于热力学、动力学及结构化学和表面化学等的基本理论，通过研究均相、酶和多相三个不同催化反应体系中的一般规律，去阐明他们在反应机理、催化剂结构和反应性能之间的作用特点。目的:使大家能够掌握催化作用的基本规律、了解催化过程的化学本质、熟悉不同类型催化剂的基本要求和作用特点，为大家以后进行相关催化的科学研究提供一定的理论基础。主要内容:这门课的主要内容共分

4、九章：第一章：绪论介绍一下催化科学和技术的发展历史；催化作用的化学本质；催化研究中的方法论第二章：催化反应和催化剂催化反应和催化剂的分类；催化剂在化学反应中的作用；催化反应的热力学和动力学性质催化原理第三章：催化作用的化学基础化学反应的电子概念；基元化学反应机理；晶体场和配位场理论；均相、多相和酶催化反应机理的同一性；催化剂结构对其催化性能的影响第四章：酸、碱催化及其作用机理酸、碱的定义；一般酸、碱催化反应；特殊酸碱催化反应；一般酸、碱和特殊酸、碱催化反应的区别；酸函数和酸强度；Bronsted规规则；Lewis酸催化

5、第五章配合物催化剂及其作用机理配合物催化剂分类；配合物催化剂的作用特点；配位催化中的有效原子规则及其基元反应分类；配位催化中的多催化剂体系；各种配合物催化剂的催化作用催化原理第六章：酶及其模拟酶的组成、结构和功能；酶配位催化作用机制；酶催化功能的模拟第七章：金属催化剂金属催化剂的特征；过渡金属表面上的表面“配合物”；金属表面化学键的本质；金属催化剂上的反应第八章：金属氧化物催化剂(一)酸—碱型固体酸(碱)的酸型、酸(碱)强度和酸(碱)浓度及其测定方法；固体酸形成机理；分子筛及其杂多酸催化剂的结构和催化机理第九章：金属氧

6、化物催化剂(二)氧化—还原型金属氧化物催化剂的半导性；催化性能与金属离子配位状态、d电子构型、酸碱性、M-O键的关系；典型的工业催化剂1.1催化科学和技术的发展历史1.11．催化剂的发展历程1.12．催化理论的发展过程1.13．催化原理的有关资料1.14．催化研究进展对工艺的影响1.2催化作用的化学本质1.3催化研究中的方法论第一章绪论1.1催化科学和技术的发展历史一.概念催化剂：是一种能改变热力学上允许的化学反应的速度，而在化学反应过程中不被明显消耗的物质。其中使反应速度加快---正催化过程减慢-----负催化二.了

7、解催化剂的发展历史1746年催化剂用于工业的开端：铝室法生产硫酸NOx1875年真正具有工业意义的催化过程:在工业上实现接触法生产硫酸Pt–cat.德国Winkler(BASF)andKnietsch1913年左右：N2+H2=NH3cat.FeHaber(1919),Bosch(1931)NH3+O2=NO---HNO3PtOstwald（1909）德国SO2+O2=SO3---H2SO4V2O5Bodenstein1.11．催化剂的发展历程为大量生产HNO3H2SO4奠定了基础,它们正是生产炸药,化肥的基础原料。正

8、是这时，发生了由德国发起的第一次世界大战。1923年CO+H2=CH3OH(ZnO-CuO)BASF1926年nCO+(n+m/2)H2=CnHm+nH2OFischerandTropsch(F-TSynthese)--1934年Ruhr建成,奠定了用煤合成液体燃料的基础，(引发了由希特勒发动的二次世界大战)。40年代催化裂化C1