纳米催化剂展望课件.ppt

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1、纳米催化技术展望能源领域的应用能源及其结构二氧化碳的排放与国际能源需求全球每年排放到大气中的CO2总量168000mmt，其中海洋，100000mmt；植物腐烂，30000mmt；动植物呼吸，30000mmt；人类行为，8000mmt。其中，一些不可避免的自然排放占有160000mmt的最大分量。幸运的是，海洋既能挥发，也能吸收大量的CO2。据估计，全球每年净增的C02总量约3300mmt。二氧化碳的排放与国际能源需求催化剂的机遇与挑战CeO2纳米催化剂上的水汽转移反应水汽转移反应水汽转移反应设置为两步进行，第一步首先是CO的水汽转移反应，在中温条件下进行，第二步是微量CO的深度氧化过程。

2、NexTech开发了Pt／CeO2无机膜结构催化剂随膜催化剂中CeO2粒度的持续下降其WGS反应活性迅速提高。至纳米尺度时，性能最佳。催化裂化多产液化石油气体(LPG)、柴油催化剂USY分子筛进行结构设计与修饰催化裂化反应结果化工领域的应用展望细化学品的合成，主要有以下几种特点。①产品结构比较复杂，热稳定性非常有限。这类药用、农用化学品往往含有多种官能团，或者是异构体、立体选择性结构等，合成难度较大。②多步合成才能得到。如合成药用精细化学品一般需要5～10步，农用化学品一般需要3～7步。③合成一般在温和条件下的溶液体系。一般为常压、中低温反应，同时，采用小型(0.5～10m3)间歇反应釜。

3、④市场容量也十分有限。药用化学品一般为1～1000吨／年，农用化学品为500～10000吨／年。⑤产品纯度要求高。对于药用化学品，纯度一般要高于99％，残留金属含量要低于100x10-6，生物活性的对映体纯度要高于98％。⑥开发周期短，一般为0.1～1.5年。⑦附加值高。药用、农用化学品等特殊的精细化学品的合成，长期以来，一直采用非催化的有机合成反应。近年来，一些催化转化过程相继被报道，特别是一些多相催化体系的有机合成过程，显示出独特的催化合成性能，引起广泛关注。催化剂对精细化学品合成的贡献一是提供新的合成过程，二是有助于副产物的除去或转化。一般地，应从以下几个方面去考虑：合成方法的可行性

4、、环境友好性以及产品的成本等。目前，将多相催化剂应用于精细有机合成反应，主要有下述反应途径：①芳香基化合物的选择性加氢；②C三C选择性加氢制备cis-烯烃；③氯代芳烃的Rosenmund还原；④有机胺与羰基化合物的还原性烷基化反应；⑤硝基芳烃的加氢甲酰化；⑥有机胺与醇类的直接烷基化反应；⑦有机胺、芳烃与醇类的直接烷基化反应，⑧H2替代金属、金属氢化物、金属硫化物的合成过程：⑨H2O2或O2替代金属氧化物、氧化性酸类的合成过程：⑩固体酸碱取代均相酸碱。精细化学品合成方面的催化剂设计在精细化学品合成方面，催化剂选择性是最关键的指标之一。这里，选择性包括化学选择性、位置选择性、立体选择性、对映体

5、选择性等。由于多选用选择性更为优越的过渡金属均相催化剂，选用的反应物、中间体成本较高，催化剂分离也较困难。因此，一般要求催化剂具有95％以上的优越选择性。将多相催化剂应用于精细化学品的合成，关键在于催化剂的结构设计。对于应用最为广泛的金属类催化剂，涉及金属的种类(应用最为广泛的是Ni、Pd、Pt、Cu、Rh、Ru和双金属组分等)、催化剂类别(担载型、粉末型、骨架型等)及其担载量、载体的性质(氧化铝、氧化硅、活性炭等)等。而对活性金属而言，主要设计指标有：担载量、活性金属表面积、金属分散度(一般要求达到10％～60％)、金属晶粒大小(0.1～20nm)、在载体孔道的位置、氧化态的高低等。对载

6、体而言，主要指标是粒度大小、表面积高低、孔结构特点、酸碱性等性能。精细化学品的环境友好生产主要有以下特点：①最好防止废弃物的生成，而不是在废弃物生成后再进行处理或清除；②充分考虑原子的经济利用，即在设计合成方法时，考虑原料进入最终产物的有效率，使所用的全部材料最大限度地进入到最终产品中；③在合成过程中所使用与产生的物质应对环境与人类健康没有毒害；④化学产品的设计应达到既能保持功能有效，又能尽量减少毒性；⑤尽量不使用辅助物质(如溶剂、分离剂等)，如果不得不使用，则它们应是无毒物质；⑥化学过程应达到最小的能量需求，而且要考虑到对于环境和经济上的影响，合成过程最好是在室温和常压下进行；⑦原材料应

7、可以再利用，而不是一次耗尽；⑧避免使用不必要的添加物质，如阻断剂、保护剂与解除保护剂、物理化学过程的瞬时改良剂等；⑨尽量采用催化剂，其选择性应明显优于一般的化学反应；⑾设计化学产品时，应使其功能终结后不会在环境中长期存在，而是容易分解为无害的降解产物；⑿所开发的分析方法应是能在线地和实时地应用的方法，有害物质生成之前就能对其进行有效控制；环境领域的应用展望二氧化碳的排放源全球化石能源燃烧产生的二氧化碳分布情况不同行业二氧