催化原理绪论1.ppt

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1、催化原理Principlesofcatalyst吴广文武汉工程大学催化原理催化作用理论催化剂制备工业催化催化剂表征催化剂评价与应用催化科学与技术催化科学与技术八大领域1.多相催化科学与技术2.均相催化科学与技术(包括负载络合催化,均相过程多相化)3.光,电催化科学与技术(光催化与电极催化过程)4.酶催化科学与技术(酶的结构与性能,酶改性,酶浓集和固定化,酶的分离和负载以及仿酶催化)5.催化分离科学与技术(催化蒸馏,催化膜反应,催化萃取)6.催化材料科学与技术7.催化剂制造科学与技术(沉淀法,浸渍法,沉淀沉积法,溶胶凝胶法,超临界反应法,等离子体法,生物法制酶等)

2、.8.催化剂性能表征和催化研究方法下一章结束催化作用改变化学反应的速度，控制反应方向和产物构成反应物产物催化剂催化剂－反应物第一章绪论§1—1催化作用与催化剂1836年J.J.Berzelius提出Catalysis催化作用概念希腊语Cata-下降；lysis-分裂或破裂认为催化剂破坏阻碍分子反应的正常力，与催化作用相伴有催化力存在Berzelius的贡献Catalysis概念后来证实:根本不存在所谓“催化力”(w.Oswald)催化剂能改变化学反应速率、本身不参与产物的物质，催化剂的这种作用－催化作用—、催化与工业—、催化与工业催化剂的研究与开发－现代化学工业

3、的核心化学工业的巨大成就与催化剂-密不可分。无机化工NH3HNO3H2SO4石油化工催化裂化重整有机化工甲醇丁辛醇乙酸丙酮煤化工催化液化与气化高分子化工三大合成材料1860年CuCl2催化HCl制Cl2Deacon工艺应用至今。1902年(Oswald)以Pt为催化剂NH3氧化制NO工艺，进而制硝酸—、催化与工业1902年(Sabatier)发明镍催化加氢工艺，奠定油脂加氢基础，1912年获Nobelprize1905年Ipatieff白土cat实现脱氢、异构反应1910年(Haber)等锇（OS）成功合成NH3又与(Bosch)(Fe)合成NH3闭路高压系统1

4、919Haber和1931Bosch分别获Nobelprize1913年由巴登苯胺纯碱公司建立合成氨工厂—、催化与工业1929年法国E.J.Houdry催化裂化工艺1937年Ipatieff和学生Haensel创建催化重整工艺3%Pt昂贵后来ChevnonPt-Re双金属0.2％～0.7%Pt推动了石油化工例三烯、三苯50年代初K.Ziegler和G.Natta聚合催化聚乙烯、聚丙烯1963年同获Nobelprize在化学工业中利用催化剂参加的反应过程占90％以上。20世纪70年代美国莫比尔Mobil公司合成ZSM-5对反应物和产品按分子大小由筛分作用“择形催化

5、”—、催化与工业重要催化剂和催化反应190019101920-1930-4019501960197019801990氨氧化生产硝酸*合成氨催化工艺CO+H2合成甲醇FT合成催化裂化催化重整合成橡胶(丁苯,丁腈,丁基)聚乙烯,丙烯加氢裂化丙烯腈低压合成甲醇汽车废气处理甲醇合成汽油新型聚烯烃PtFeCu-CrFe-Co-NiSi-AlPt/Al2O3过氧化物Ziegler-NZeolitBi-MoCu-Zn-AlPt-PdZSM-5甲基铝氧烷二、催化剂特征1．催化剂可以同时改变正逆化学反应的速度。催化剂在化学反应中的其“桥梁”作用，但在反应前后其化学状态不发生改变。

6、催化作用一般加速反应，即物质的催化活性。如少数催化剂为了降低反应速率，则称负催化剂。几乎不反应但二、催化剂特征2．催化剂不能改变平衡状态，只能降低反应活化能，增加达到平衡状态的速率。催化剂只能在化学热力学上可行的反应中，从动力学上对反应施加影响，提高其达到平衡状态的速率，不改变反应Gibbs自由焓。对可逆反应，催化剂同时增大正、逆反应的速率二、催化剂特征3、催化剂能选择性地加速主反应（目的）对于不同的反应物质的催化活性不同二、催化剂特征4．催化剂的寿命参加反应后的催化剂，由于受热和原料中杂质作用，发生物化参数变化，使催化活性下降，即部分或全部失去活性。评价催化剂

7、优劣指标：活性、选择性、寿命。其重要性的顺序：选择性>寿命>活性。三、催化科学的任务(一)理论方面1．催化反应机理尤其表面物种与表面反应的深入研究机理研究一般比工业实际应用滞后10－20年。2．创新研究方法组合技术研究设计p2313．催化剂的计算机辅助设计p229三、催化科学的任务4．开发新的催化反应。(1)小分子的活化。(2)生物催化反应一酶(3)发展新催化技术一如光、催化促成水的分解。5．催化反应工程学的研究—用于工业放大。三、催化科学的任务(二)工业技术方面1．资源的有效利用动向：(1)发展一碳化学；(2)开发生物贮能体；(3)发展烷烃的化学利用。2．节能

8、3．环境保护4．开发新产