工业催化复习资料

2.1 催化剂和催化作用

催化剂是一种能够与反应物相互作用，加速反应速率而不改变化学反应的标准Gibbs自由焓变化，且反应终结时本身保持不变的化学物质 2.1.2催化作用的基本特征

1催化剂只能催化热力学上可行的化学反应2催化剂只能改变化学反应速率，而不能改变化学平衡的位置 3催化剂对反应具有选择性 4催化剂具有寿命

催化剂并不能无限期地使用。

哪怕只是化学反应的短暂参与者，在长期受热和化学作用下，也会经受不可逆的物理的或化学的变化，如：晶相变化、晶粒分散度的变化、易挥发组分的流失、易熔物的熔融等等，这些过程导致催化剂活性下降，当反应进行时催化剂经受亿万次这种作用的侵袭，最后导致催化剂失活。

3`催化剂的性能指标 活性`选择性 稳定性 2.2 催化剂的组成与载体的功能 2.2.1催化剂的组成

应

2.2.2载体的功能（1）提供有效的表面和适宜的孔结构，维持活性组分高度分散；(2)增强催化剂的机械强度,使催化剂具有一定的形状；⑶改善催化剂的热传导性能，以满足反应过程的传热要求；⑷减少活性组分的用量，特别是贵金属的用量；⑸提供附加的活性中心；⑹活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用，影响催化活性。 2.3 对工业催化剂的要求

具备的三方面基本要求： 1)适宜的活性 2)较高的选择性 3) 长寿命

工业催化剂的四个基本指标：

选择性、稳定性、活性、成本 活性：催化剂影响反应进程变化的程度。 选择性：所消耗的原料转化成目的产物的分率。 稳定性：催化剂的活性和选择性随时间变化的情况。

寿命：在工业生产条件下，催化剂的活性能达到装置产能力和原料消耗定额的允许使用时间。 2.4均相催化剂的特征

催化剂与反应介质不可区分，与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。

用于液相反应，溶于反应介质中，以独立自由的分子形态存在。用于MNR/IR等分析手段。

液态酸碱催化剂，可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等

气态分子催化剂的催化属于这一类。 均相催化剂与多相催化剂的比较 各自优缺点

多相催化剂：无需连续添加催化剂；大大减少了腐蚀问题；简化了产品的回收；制造费用下降

选择性较高；产品纯度很高；安全性增加 均相催化过程有以下优缺点： （1）反应条件温和，有利于节能。 （2）反应性能单一，具有特定的选择性。

（3）作用机理研究清楚明晰，催化剂的活性和选择性易于精心调配和设计。

（4）催化剂的稳定性差，且不易与产物分离。

将均相催化剂的活性组分锚定在某种高聚物上，使其固相化后再应用于相应的催化过程，从而克服了其稳定性差和难于分离的缺点。 3.2 多相催化的反应步骤

①气体(液体)中反应物扩散到固体催化剂孔中

②反应物分子在催化剂表面活性位上发生化学吸附作用

③吸附态反应物分子在活性位上发生化学反应形成吸附态产物分子 ④产物分子从催化剂表面脱附 ⑤产物固体催化剂扩散到气体(液体)中

内外扩散如何消除？ 3.3.1 Langmuir 吸附等温式

Langmuir吸附模型(理想吸附模型)：

⑴吸附是单分子层的–每个吸附分子占据一个吸附位；当固体表面铺满一个单分子层以后，吸附达到极限，V=Vm； ⑵表面是均匀的--固体表面各处吸附能力相同；

⑶表面上的吸附质分子间无相互作用--吸附质只与吸附剂间发生相互作用；

⑷吸附平衡是一动态平衡。 单分子吸附的Langmuir 等温式

(A – 吸附质分子；σ--活性表面）

??设表面覆盖率q = V/Vm，则空白表面为(1-q )；其中V为吸附体积，Vm为吸满单分子层的体积。于是有：

则有：

-- 单分子吸附的Langmuir等温式；其中，p为气体分压， K称为吸附平衡常数。