催化剂与催化作用基本知识

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1、工业催化原理Catalysisinindustrialprocesses皖西学院材化学院授课人：傅绪成fxc8307@wxc.edu.cn教材使用教材：唐晓东主编《工业催化》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例子：热力学上是可行的：平衡常数很大，在常温、常压下即可以自发进行动力学可能性很小：反应速度极其缓慢，不可能实现1、化学

2、反应体系实现的2个基本要素热力学可行性：反应能否进行、进行的程度热力学平衡：化学反应的极限，反应的方向动力学可能性：反应进行的速度、何时达到平衡两者缺一不可课程学习的意义和目的（1）加快反应速度催化剂能改变反应途径，降低反应活化能催化只能加快热力学可行的反应速度不能改变反应平衡常数正反应和逆反应同样加速只能加快热力学上可行的反应，“催化不是万能的”（2）提高选择性改变反应历程降低反应活化能加快主要反应速度2、催化剂的作用课程学习的意义和目的3、催化剂在国计民生中的作用催化剂－现代化学工业的基石，现代化学工业的心脏现代化学工业过程：80%以上的化工反应过程是催化过程

3、催化剂直接销售额~100亿美元/年催化剂消耗量>100万吨/年产生的产品价值>10000亿美元/年课程学习的意义和目的4、催化剂的应用领域（1）合成氨及合成甲醇:产量最大的合成化学品（2）石油炼制与合成燃料：运输量和消费量最大的化学品（3）无机化学工业：酸、碱、盐，硫酸和硝酸的生产（4）基本有机合成工业：醇、醛（酮）、酸、酯、腈（5）三大合成材料：合成树脂与塑料、合成橡胶、合成纤维Ziegler-Natta、后过渡金属、茂金属催化剂（6）精细化工产品：品种最多、平均单价高的化学品（7）生物化工：最有潜力和发展前景的化工领域（8）环境化学：与人类生存密切相关的领域，

4、尾气净化课程学习的意义和目的课程学习的意义和目的课程学习的意义和目的课程学习的意义和目的课程学习的意义和目的课程学习的意义和目的第一章催化剂概述催化剂和催化作用的基本特征1催化反应和催化剂的分类2催化剂的组成与结构3工业催化剂的基本性能要求41.2催化作用与催化剂1.2.1催化作用1、催化作用早期的历史最早的催化－Biocatalysis：中国，公元前，发酵－酿酒、制醋、酱和酱油制做、馒头和面包制做等非生物催化－1740年，英国，Ward，硝酸钾促进硫磺的燃烧反应－1781年，法国，Parmentier，硫酸促进淀粉水解－1816年，英国，Davy，铂促进甲烷和醇

5、的氧化反应－1820年，德国，Dobereiner，铂粉促进氢气和氧气的化合特点：只是有意识地应用了催化作用，并不知道催化作用，并未提出“催化”1.2.1催化作用2、催化作用的提出吸附与接触－1824年，意大利，Bellani，认识到氢饱和的铂绵的催化作用，提出“吸附”使物质的质点相互接近的观点－1831年，英国，Phillips，铂催化SO2的空气氧化，“接触”法生产硫酸，日本和台湾至今仍沿用“触媒”表示催化剂－1834年，德国，Mitscherlich，用“接触反应”来解释乙醇的醚化和金属上气体的反应－1835年，瑞典，Berzelius，首次提出“催化作用”

6、，提出只有当第三种物质存在时，反应才能发生，而这种物质在在反应过程中并没有发生变化。认为必然存在一种新的力，称之为“催化力”。特点：认识到了“吸附与接触”与“催化作用”的关系，并提出了“催化力”的概念1.2.1催化作用3、催化作用与催化剂的定义德国，F.W.Ostwald－催化学科的鼻祖1895年：催化作用：催化现象的本质:在与某些物质具有特别强烈的加速那些没有他们参加时进行得很慢的反应过程的性能催化剂：任何物质，他不参加到反应的最终产物中去，只是改变这个反应的速度的即称为催化剂1902年：催化剂能加快化学反应的速度，但它本身并不因为化学反应的结果而消耗，他也不会

7、改变反应的最终热力学平衡位置1.2.1催化作用3、催化作用与催化剂的定义IUPAC-InternationalUnionofPureandAppliedChemistry1976年：催化是靠用量较少且本身不消耗的一种叫作催化剂的外加物质来增大化学反应速度的现象。催化剂提供了把反应物和产物连接起来的一系列基元步骤，没有催化剂时，是不发生这些过程的。这样使反应按照新的途径进行,从而增大反应速度。催化剂参与反应，经过一个化学循环后再生出来。1.2.1催化作用（3）正反应与逆反应速率有相同倍数增加催化剂只能加速反应达到平衡，而不改变平衡常数，因此可逆反应的正逆反应速率常数

8、之比k正/