工业催化-课程小论文

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1、重庆科技学院《工业催化》课程小论文题目Ag基催化剂院(系)化学化工学院专业班级学生姓名学号指导教师冯建2013年5月10日Ag基催化剂的研究进展摘要：本文主要叙述Ag基催化剂的发展概述、催化剂作用机理、制备方法和进展。重点对银作为催化剂的催化机理和Ag催化剂的制备。Ag是一种历史悠久、应用广泛的催化剂,近几十年来,在制备、表征和改性等方面的研究进展,大大加深了对其物理性质和制备机理的了解。关键词：Ag，发展历史，机理，制备，发展1Ag催化剂发展概述1.1Ag催化剂的发展历史自从1835年Berzelius提出催化作用概念后，催化学不断获得发展。最早用Ag作为乙烯环氧化反应催化剂的

2、是Lefort，其时是1931年［1］。在此之前的研究者用多种组分作为乙烯环氧化反应的催化剂，唯有Ag对乙烯环氧化的催化效果最佳，至今Ag仍是乙烯环氧化反应催化剂中的主要组分。在选定Ag作为乙烯环氧化反应催化剂的主要成分后，要提高环氧乙烷生成的选择性，必须对催化剂的制备方法和载体、助催化剂的添加、反应原料气的配比等诸多方面进行探索研究。早期的Ag催化剂采用陶瓷载体，粘结法制备的陶瓷载体，由于其比表面积较小，制得的催化剂选择性、稳定性均不理想；后期Ag催化剂采用具有较佳孔结构和比表面积的氧化铝作为载体，使催化剂选择性的提高有了一个重要的前提条件。Ag是催化剂的主要成分，在催化剂中加

3、入助催化剂可使催化剂的性能有效提高。在Ag催化剂助催化剂的研究历史中，研究较早较多的是Se助催化剂的性能。在随后的研究中，Se的同族元素碱金属及碱土金属、稀土金属、卤素及其他金属都显示出较好的助催性能。广义的研究表明，元素周期表中的所有元素都有助催性能，其中钙、钡、Se等是首选的助催剂元素。助催剂的组成成分及其在催化剂中的含量等是Ag催化剂研究的重要组成部分。数十年的研究表明，助催化剂的添加时改进Ag催化剂性能最有效的途径。其他可用作助催剂的金属有贵金属以及金属铊、钼、钨等。Ag催化剂的性能在很大程度上是由制备过程及其载体决定的。如载体的孔结构、磨耗率等影响其失活时间及其寿命，目

4、前大部分工业用Ag催化剂使用寿命在3-5年之间，少数催化剂使用寿命大于或小于这个年限。1.2Ag催化剂的生产发展概况Ag催化剂已是工业化生产环氧乙烷的主要催化剂。在当今世界上Ag催化剂生产的主要厂家是英国壳牌公司（Shell）、美国联合碳化物公司（UCC）、美国科学设计公司（SD）、日本触媒化学株式会社（NSKK）、中国石油化工股份有限公司燕山分公司，其中Shell公司是世界上最大的Ag催化剂生产厂家，其Ag催化剂产量达世界Ag催化剂总产量的一半以上。生产工艺方面，氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷已是主导工艺［2、3］。2Ag催化剂的催化作用机理Ag催化剂利用乙烯环氧化反应的作用机

5、理的研究，有助于提高反应生产的环氧乙烷的选择性。研究表明，催化剂表面的吸附态是影响环氧乙烷生产选择性的主要因素。反应物乙烯和氧的吸附态直接影响到反应的选择性。氧的吸附态研究：Ag催化剂具有较复杂的结构，一般采用单晶Ag作为模型催化剂进行氧的吸附态研究。单晶银的三种晶面Ag（111）、Ag（110）、Ag（100）吸附态氧种研究表明，最终吸附态氧种均相同。实用催化剂中的氧吸附态与在Ag（111）晶面上氧的吸附态最为接近。其研究步骤为：清洁单晶Ag样品的晶面；在备有AES、XPS、LEED的UHV联合装置中进行氧的吸附研究。Ag（111）晶面具有较小的氧吸附粘度系数，经吸附、托付、吸

6、附、脱附数次过程后，才有下表层溶解氧形成。在Ag（110）晶面上氧的吸附态研究表明：气体氧分子形成吸附态氧分子，吸附态氧分子进一步形成吸附态氧原子。Waterhouse［4］等研究了氧在Ag催化剂上的化学吸附。I.Geoftrey等采用了TPD和Raman光谱法进行研究，研究结果表明：在实验的温度范围内，Ag催化剂上的化学吸附氧以不同状态存在。G.W.Busser等［5］用TPD法研究了养的脱附动力学，制得15wt%的Ag/α-Al2O3催化剂，他们还研究了原子氧和分子氧在Ag的不同晶面上的脱附动力学。乙烯的吸附态研究：在清洁的Ag表面上，乙烯较难吸附，在氧吸附在Ag表面后，乙烯

7、可以吸附在以吸附了氧的Ag表面上，乙烯经过吸附活化后与氧发生环氧化反应极其副反应。在乙烯环氧化的微观动力学方面，C.Stegelmann等研究者在研究乙烯在Ag上的氧化反应的微观动力学过程中，将乙烯在Ag上的氧化反应细分为17个步骤，退出了最新、分析较细的微观动力学模型。该模型在吸附了氧原子的Ag活性为假定为一种新的活性位，称为表现氧化物活性位。蒋文贞等使用SEM、XPS和TPR-TPD等仪器表征了工业Ag催化剂反应前后的微观形态［6］。3、Ag催化剂的制备方法Ag催化剂制备技术