催化工程学习笔记

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1、-催化工程学习笔记第一章绪论1.催化剂活性的表示方法：（1）反应速率：它表示单位时间上、单位面积上或单位质量的催化剂的反应速率。优点：能很清楚地比较活性大小，但缺点同转化率；（2）转换数TON或转换频率TOF：表示单位时间内每个活性中心上所发生的总反应次数。优点在于：这是从分子水平上表达催化活性，因而最严格最科学，但缺点是活性中心数目不容易测定，目前还仅限于理论方面的研究；（3）比活性：a=k/s,催化剂单位表面积上的速率常数;优点是去除了表面积对催化活性的影响，比活性至于催化剂的化学组成有关，与表面积大小无关；（4）时空速率：一定条件下单位时间、单位质量或体积的催化剂上所得的目

2、的产物的摩尔量。优点是用时空速率表示催化剂活性很实用，比较直观，在生产和工程设计上较为方便。（5）其他方法：反应物的转化率、反应的活化能、达到相同转化率所需要的温度、在反应温度和转化率一定时所允许的空速。2.催化剂的选择性：即专门对某一化学反应起加速作用的能力称为催化剂的选择性。它的表示方法是：生成多种产物时。对某一种产物的选择性可以用生成该产物的反应速率与生成所有产物的速率之和的比值来表示。它包括（1）化学选择性：表示方法有a.速率常数之比、b.目的产物收率与反应物转化率之比；（2）区域选择性：选择不同位置的碳原子进行反应；（3）旋光异构选择性。3.催化剂的稳定性：（1）耐热稳

3、定性：能在高温苛刻的反应条件下，长时间具有一定水平的活性.（2）抗毒稳定性；（3）机械稳定性。4．催化剂的4个特点5.催化剂的组成：6.环境因子E=千克废弃物/千克产物第二章吸附与催化1.费米能级（P188）Ef：Ef是半导体中电子的平均位能，它与电子脱出功有密切关系，它是表示半导体导电性能的一个重要物理量。.---2.电子脱出功（P188）：把一个电子从固体内部拉到外部变成完全自由电子需要的能量。它等于费米能级到导带顶的能量差。3.微分吸附热：吸附量发生微小变化时，所产生的热效应随吸附量的变化率。积分吸附热：吸附量发生较大变化时，在恒温吸附的整个过程中，吸附一个摩尔的吸附质所产

4、生的平均热效应。等量吸附热：又称为等容吸附热，，因为在催化文献中规定吸附时放热为正，即热量符号的规定和热力学相反。(P27)4.对氢的吸附（P20）：均裂指氢键的均匀断裂；异裂指氢键的不均匀断裂。对氧的吸附（P21）：O2解离成O2-，O-。缔合吸附是指具有电子或未共享电子对的分子能够不用解离就发生化学吸附。CO的吸附（P22）：线式吸附和桥式吸附都属于缔合吸附。5.溢流效应（P25）：溢流效应是吸附粒子在表面移动的另一种情况，其中溢流现象是在一个相（给体相）表面上吸附或产生的活性物种（溢流子）向另一个在同样条件下不能吸附或产生该活性物种的相（受体相）表面上迁移的过程。它可能直接

5、影响到催化剂的活性、选择性和稳定性。6.吸附活化能Ea从始态的分子到达化学吸附的过渡态所需要克服的能垒。脱附活化能Ed从化学吸附态，发生脱附变到分子态，所需要克服的能垒。（P15）7.吸附热与覆盖度之间的关系（P28）：.---8.火山曲线（P156）：即可以表征吸附强度与催化强度的关系。9.吸附和脱附的动力学（1）Langmuir理想吸附：理想脱附：但不同覆盖度下或具体形式会不同。例如：a.一个粒子只占据一个中心，，为覆盖分数。b.粒子在表面解离成二个粒子，并各占据一个中心，则，均为a的平方。c.混合吸附时：，。（2）Elovich方程(假定吸附能量随覆盖度呈线性变化）：吸，脱

6、积分得：其中。（3）管孝男方程（吸附热随覆盖度呈对数变化）：吸脱。10.吸附平衡(等温吸附平衡、等压吸附平衡、等量吸附平衡)：当吸附速率与脱附速率相等时，催化剂表面上吸附的气体量维持不变，这种状态即为吸附平衡。理想表面Langmuir吸附等温式：（1）最简单的情况其中，成为吸附系数。（2）解离吸附时（3）混合吸附时实际表面：Temkin（焦姆金）等温方程其中Freundlich（弗伦德利希）等温方程第三章催化剂某些宏观结构参量的表征.---一.催化剂的密度，孔容，表面积，BET吸附等温式，孔结构等表示方法：1.催化剂的密度：书上定义了几种不同含义的密度。（1）颗粒密度：定义为，其

7、中为颗粒体积，还包括孔。（2）堆密度（也叫表观密度），为整堆催化剂的体积，包含颗粒间隙和孔。（3）真密度：，为碳骨架体积。（4）视密度：用溶液去填充催化剂除骨架外所有空间，然后算出，由于液体不能全部填充，因此得出的只是近似值，当溶剂选的好时，常常用视密度代替真密度。2.催化剂的孔容：是催化剂内所有细孔体积的加和，孔容是表征催化剂孔结构的参量之一，常用比孔容来表示：即1g催化剂颗粒体积（）扣除碳骨架体积（）。用四氯化碳测定孔容时，其中d为四氯化碳相对密度。3.表面积：由于多相催化反