《催化剂课件》ppt课件

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1、11.1催化剂的定义与特征催化剂的特征只能加速热力学上可进行的化学反应只改变化学反应的速度，而不改变化学平衡的位置。ΔG=-RTInKp化学平衡常数Kp的大小取决于反应温度T和ΔG，而ΔG是状态函数，与过程无关。2催化剂的特征对于可逆反应，由于K平＝k正/k逆能加速正反应速度的催化剂也能同样程度地加速逆反应的速度上述特征可用于催化剂的初步筛选如对于合成甲醇、合成氨等的正反应，都需要高压设备，很不方便，因此，可采用常压下的逆反应来初步筛选催化剂。3催化剂的特征催化剂参与化学反应：通过改变反应历程、降低活化能而改变反应速度（催化作用机理）能加快化学反应的速度，也

2、能减慢化学反应的速度4催化剂的特征催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性一种催化剂只对特定的化学反应起催化作用如SiO2-Al2O3催化剂对酸碱反应具有催化作用，但对合成氨反应却无效利用不同的催化剂，可以使反应有选择性地朝某一个需要的方向进行，生产所需的产品。实例51.3固体催化剂的组成与结构固体催化剂的组成固体催化剂是工业催化过程中最普遍的一类催化剂按组分的多少分成单组分(元)和多组分(元)催化剂单组分催化剂：氨氧化制硝酸的铂催化剂多组分催化剂：主催化剂、助催化剂和载体6固体催化剂的组成主催化剂（活性组分）没有它就没有所需要的催化作用如：加氢催化剂

3、Ni/Al2O3中的Ni合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的Fe共催化剂和主催化剂同时起催化作用的组分7固体催化剂的组成助催化剂本身没有活性或者活性很小可以忽略，但却能显著改善催化剂的性能（活性、选择性和稳定性）。8助催化剂的分类及其作用结构型助催化剂电子(调变)型助催化剂扩散型助催化剂(致孔剂)毒化型助催化剂结构型助催化剂提高活性组分的分散度，从而提高其催化活性。（如合成甲醇Cu-ZnO-Al2O3催化剂中的Al2O3，提高了Cu的比表面积，从而提高其反应活性。）增加催化剂活性组分微晶的稳定性，延长催化剂的寿命。（如合成氨催化剂中的Al2O3，与活性组

4、分Fe形成了固溶体，有效阻止了Fe的烧结，从而大大延长催化剂的寿命:几小时→几年。）结构型助催化剂提高载体的结构稳定性，从而间接提高催化剂的稳定性。MoO3/Al2O3加入SiO2使Al2O3的结构稳定加入CaO与MoO3形成CaMoO4，减少MoO3对Al2O3的影响11电子(调变)型助催化剂改变催化剂活性组分的结构和化学特性，提高催化剂的性能。（如合成氨催化剂中的K2O，可使Fe催化剂的逸出功降低，从而提高其催化活性。）12扩散型助催化剂改变催化剂的孔结构，改善催化剂的扩散性能。如：矿物油、淀粉或有机高分子（致孔剂）13毒化型助催化剂毒化有害的活性中心，

5、消除其所造成的副反应，从而提高目的产物的选择性和催化剂的稳定性。如酸催化剂中加入碱性物质，毒化引起积炭副反应的强酸中心，减少积炭的生成。14载体的作用分散作用稳定化作用支撑作用传热和稀释作用助催化作用15常用的载体低比表面积载体对催化剂的活性影响很小，但热稳定性高，常用于高温反应和强放热反应。如乙烯氧化制环氧乙烷银催化剂中的α-Al2O3。高比表面积载体因具有酸性或碱性，会影响催化剂的性能。如SiO2、Al2O3、活性炭、分子筛等。16常用的载体载体比表面积（m2/g）刚玉0～1碳化硅<1硅藻土2～30石棉1～16耐火砖<1载体比表面积（m2/g）氧化铝10

6、0～200硅胶400～800活性炭900～1200白土150～280SiO2-Al2O3350～600低比表面积载体高比表面积载体171.3.2催化剂的结构分散度化合态物相均匀度181.4催化剂的反应性能及要求1.4.1催化剂的反应性能1.4.2对工业催化剂的要求191.4.1催化剂的反应性能活性：指催化剂对反应加速的程度选择性：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率稳定性：指催化剂在使用条件下具有稳定活性的时间20(1)催化剂的活性活性的表示方法：反应速率反应速率常数转化率21反应速率：单位时间内，单位质量(体积、表面积)催化剂上反应物的转化量或产物的生成量

7、。rm、rv、rs转换频率（Turnoverfrequency,TOF)：指单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数。催化剂活性的表示方法22催化剂活性的表示方法式中W―反应器中催化剂的填充质量dnA－反应物在dt时间内减少的物质的量；dnp－反应产物在dt时间内增加的物质的量；23时空收率：每小时每升或每公斤催化剂所得到的产物量。单程收率总收率催化剂活性的表示方法24反应速率常数kc=r/f(c)kp=r/f(p)催化剂活性的表示方法25转化率CA=反应物A转化掉的量/流经催化剂床层反应物A的总量×100%可用完成一定转化率所需的反应温度的高低来比较：反

8、应温度越低，活性越高。还可用完成一定转化率所需的空速