大连化物所催化展现的魅力

《大连化物所催化展现的魅力》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、——大连化物所催化展现的魅力李文钊2007-09-14魅力催化自然界催化现象普遍存在（1）地球上生命的起源—无机物合成有机物无机物有机物自然界催化现象普遍存在（2）人的生命过程—维持人体新陈代谢过程食物空气水酶催化剂（金属粒子/蛋白质）常温常压氧化还原分解异构能量代谢自然界催化现象普遍存在（3）植物的光合作用CO2+H2O碳水化合物+O2hν酶，常温常压自然界催化现象普遍存在（4）牛吃的是草，产的是奶工业界催化无处不在化学工业90%的过程与催化有关—催化是现代化学工业的基础一点不过分美国GDP中和催化有关占20%，1998年用催化剂13亿美元，而产品价值达万亿美元，对国民经济贡献

2、巨大。全球催化剂市场增长年份198919962001产值（亿美元）3686107催化应用十大领域军工生物化工制药化工环保天然气化工精细化工石油化工石油炼制无机化工煤化工催化应用人体健康手性催化氧化可再生能源1918年哈伯合成NH3硫酸硝酸合成氨聚烯烃芳烃1973年金属有机催化TNT肼分解燃料电池硝基胍源头事后（尾气）H2、甲醇、二甲醚、FT合成催化裂化重整加氢裂化加氢精制正是这十大领域的应用和相应的基础研究，加上化物所催化实在业绩，1987年成立了“国家催化重点实验室”。1994年科技部“国家催化工程研究中心”顺利落户化物所。催化科学发展(诺贝尔奖得主）年份获得者

3、贡献1909Ostwald催化，化学平衡和反应速率1912Sabatier有机分子催化脱氢反应1918Haber工业合成NH3方法1932Langmuir表面化学和吸附1961Calvin光合作用中的化学过程1963Natta-Ziegler乙烯丙烯催化聚合反应1973Fischer，Wilkinson金属有机化合物1992Marcus分子间电子传递过程2001Knowles，Noyori，Sharpless手性催化氧化反应催化作用原理E0A+BABE1E2反应热力学反应自发进行的热力学判断是Gibbs自由焓减少：即ΔG<0反应动力学反应即使自发，由于有能垒存在，反应速度也可以极

4、慢催化只能管动力学，但不能改变反应的热力学性质ΔG<0催化剂是在反应中添加的一种物质，其本身不参与产物组成，但能够降低能垒以加快反应速度催化作用的选择专一性平行反应ABAC相继反应ABC催化剂的选择性作用也就是通过调节不同反应的反应速度来最大限度生成目的产物例1：合成气Cu/ZnORhNiFe，CoCH3OH乙醇，乙二醇CH4+H2O烷烃，烯烃例2：甲醇(二甲醚)烯烃MTG芳烃MTO催化分类热催化多相催化反应物催化剂均相催化液液酶催化液胶体气、液固其他类型催化：光（电、磁、微波、超声波等）多相催化剂的表面作用以金属催化剂（Pt、Pd、Rh;Fe、Co、Ni；Cu、Ag、Au）为例

5、：反应分子主要在金属表面上而不是在体相发生反应棒箔粉负载金属/多孔载体S表面积/克小大A活性/克小大a活性/cm2基本不变载体（多孔材料）纳米级分散有量子尺寸效应，比活性发生突变活性碳SiO2Al2O3ZSM-5MCM-41S（平方米/克）>1000800300300-5001000结构敏感性体心立方铁三个单晶面上的N2的分解速率Fe（111）>Fe(100)>Fe(110)32倍430倍六方铼单晶上合成氨速率Re（1120）>Re(0001)1000倍得益于表面科学技术的发展，才能从原子水平上进行观测多相催化的五个步骤ABDCA-B反应物扩散到表面反应物吸附在表面在表面反应产物

6、脱附产物扩散到气相经过上述过程完成一个催化循环，于是有一个选择催化剂的原则：反应产物分子和催化剂表面作用不强不弱活性中心载体化物所催化6０年－建所初期（50年代）页岩油加氢精制（脱Ｎ）制液体燃料（WS2催化剂)水煤气Ｆ－Ｔ合成油ＣＯ＋Ｈ２＝（ＣＨ２）ｎ＋Ｈ２Ｏ（熔铁催化剂）Ｃ7烷烃脱氢环化制甲苯(Ｐｔ／酸性Ａl2O3催化剂)化物所催化6０年－第一次高潮（60年代）合成氨原料气精制三个催化剂－主要任务脱Ｓ，脱ＣＯ到ＰＰｍ级背景:１０００吨／日合成氨　　　　　　１９４０年　　　　　　　　１９７０年进料　　　　　　　　　　　　　　　煤　　　　　　　　　　　　　天然气比能耗１０亿焦耳／吨

7、ＮＨ３　　　　９２３３催化段数　　　　　　　　　　　　　２８高效脱硫催化剂：ＺｎＯ低温变化催化剂：Ｃｕ－Ｚｎ－Cr；ＣＯ＋Ｈ２Ｏ＝Ｈ２＋ＣＯ２甲烷化催化剂：Ｎｉ－Ａｌ２Ｏ３；ＣＯ＋Ｈ２＝ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ随后迅速工业化，使我国合成氨工业水平从４０年代直接提升到６０年代水平化物所催化6０年－第一次高潮（60年代）大庆中油加氢裂化制航空煤油和低凝柴油背景：前苏联停供低冰点喷气燃料和坦克用低凝柴油金属／酸性双功能催化剂大分子烃　　　　　烯　　　小分子　　　　　汽，煤，柴油６7年在大庆龙凤炼