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1、催化作用原理授课老师：黄伟新联系方式：激光小楼一楼３６００４３５(办公室)huangwx@ustc.edu.cnhttp://staff.ustc.edu.cn/~huangwx参考书目<<催化作用基础>>李荣生,甄开吉,王国甲编著<<催化化学>>吴越著<<催化化学导论>>韩维屏等著<>EditedbyG.Ertl,H.Knözinger,J.Weitkamp第一章 绪论一、催化科学的重要性催化(catalysis)：催化科学，催化技术和
2、催化作用。催化科学：研究催化作用的原理催化技术：催化作用原理的具体应用催化技术是现代化学工业，环境保护的支柱。“Theeconomiccontributionofcatalysisisasremarkableasthephenomenonitself.ApproximatelyonethirdofmaterialgrossnationalproductintheUSinvolvesacatalyticprocesssomewhereintheproductionchain.Confininganalysi
3、stothechemicalindustry,theproportionofprocessesusingcatalystsis80%andincreasing.”Chemistry&Industry,Jan21,2002,Page22一些工业催化过程催化反应催化剂合成氨Fe-Al2O3-K2O催化裂解SiO2-Al2O3，沸石催化重整Pt，Pt-Re乙烯水和H3PO4/硅藻土乙烯氧化PdCl2-CuCl2二氧化硫氧化V2O5/硅藻土氨氧化Pt丙烯氨氧化P-Mo-Bi系丙烯聚合-TiCl3-AlEt3乙炔
4、选择加氢Pt/Al2O3甲烷化Ni/Al2O3F-T合成Fe，Co，Ni二、催化的过去,现在和将来催化的发展：实践---理论---实践---2.1Historybefore19401834年:Berzelius,引入”catalysis”术语;1814年:Kirchhoff,发现酸能催化淀粉水解;1817年:HumphryDavy,置于空气和煤气混合物的热铂丝会变得炽热;1824年:Henry,发现第一个催化剂中毒现象:乙烯能够抑制H2和O2在Pt上的反应;同时他也注到氢气,CO,甲烷在氧气中得选择氧
5、化;1824年:Döbereiner,商业化的催化反应-”tinderbox”;1834年:MichaelFaraday研究了铂片对氢气氧化反应的影响;1845年:Grove,发现热铂丝同样也能够催化水蒸气得分解;1860年左右:Phillips,申请铂催化SO2空气氧化为SO3的专利;1871年:工业化催化过程(Deaconprocess)—HCl催化氧化到氯气;1877年:Lemoine,发现HI非催化分解反应和催化分解反应最终的化学平衡点相同(19%@350C);1879年:Bertholet,研
6、究酸催化的有机酸酯化和酯水解,发现催化剂不影响化学平衡;1900年左右:催化加氢反应:foodstuffsOils,fats&waxesvitaminsmedicines,soap……Ni-basedcatalysts1909年7月2日:FritzHaber,利用还原过的Fe3O4为催化剂,在高压反应装置由N2和H2合成出大量的氨气(BASF工业化);1923年:BASF公司,建成合成气制备甲醇的工厂(400C,200bar,Zn-CrOxides为催化剂);1937年:UnionCarbide公司,商
7、业化银催化的乙烯环氧化制环氧乙烯;Late1930s:催化裂化(catalyticcracking)Fixed-bedcatalyticcrackingreactorsFluid-bed/Fluidizedcatalyticcracking(FCC)1930s:Ipatieff&Pines,低碳烯烃的低聚反应(solidphosphoricacid,SPA)2.2Appliedcatalysissincethe1940s合成分子筛(syntheticzeolite)在催化中的应用1960年:烷烃异构化19
8、64年:催化裂化1974年起:ZSM-5广泛用于MTG(methanoltogasoline)Xyleneisomerization……HR-TEMofZSM-5双功能催化剂(dual-functioncatalysts)在催化重整和异构中的应用双功能催化剂组成：分散在酸性载体上的过渡金属过渡金属：催化加氢-脱氢酸性载体：异构化Pt/Al2O3dual-functioncatalystMCP:methylcyclopentan
