教学课件第4节金属氧化物催化剂及其催化作用.ppt

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1、第四节金属氧化物和硫化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂的概述半导体的能带结构及其催化活性从能带结构出发，讨论催化剂的电导率、逸出功与催化活性的关系第四节金属氧化物催化剂及其催化作用4.4.1金属氧化物催化剂的概述1、金属氧化物催化剂特点：常为多组分的复合氧化物，如二组分的：V2O5-MoO3，MoO3-Bi2O3等；三组分的：TiO2-V2O5-P2O5,……..七组分：MoO3-Bi2O3-Fe2O3-CoO-K2O-P2O5-SiO2（第三代生产丙烯腈催化剂）；组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物；组分与组分之间可能有相互作用，相互作用情况常因条件而异；复合

2、氧化物常是多相共存，如MoO3-Bi2O3，就有-，-，-相。第四节金属氧化物催化剂及其催化作用思考题：为什么金属氧化物催化剂中最少有一个组分是过渡金属氧化物？原因是：过渡金属氧化物催化剂的电子特性过渡金属氧化物中金属阳离子的d电子层容易失去或得到电子，具有较强的氧化还原性能过渡金属氧化物具有半导体性质第四节金属氧化物催化剂及其催化作用2、氧化物催化反应类型烃类的选择性氧化NOx的还原烯烃的歧化与聚合第四节金属氧化物催化剂及其催化作用过渡金属氧化物催化剂的工业应用(1)反应类型催化主反应式催化剂主催化剂助催化剂选择氧化及氧化MoO3-Bi2O3-P2O5（Fe

3、，Co，Ni氧化物）MoO3-Bi2O3P2O5(Fe,Co,Ni)氧化物钼酸钴+MoTe2O5钼酸钴MoTe2O5Mo+W+V氧化物+适量Fe、Ti、Al、Cu等氧化物Mo+W+V氧化物适量Fe、Ti、Al、Cu等氧化物V2O5+K2SO4+硅藻土V2O5K2SO4（硅藻土载体）V2O5+K2SO4+硅藻土V2O5K2SO4（硅藻土载体）氨氧化MoO3-Bi2O3-P2O5-Fe2O3-Co2O3MoO3-Bi2O3P2O5-Fe2O3-Co2O3第四节金属氧化物催化剂及其催化作用反应类型催化主反应式催化剂主催化剂助催化剂氧化脱氢P-Sn-Bi氧化物Sn-Bi氧化

4、物P2O5P-Sn-Bi氧化物Sn-Bi氧化物P2O5V2O5-P2O5-TiO2V2O5P2O5（TiO2载体）V2O5-(Ag,Si,Ni,P)等氧化物，Al2O3V2O5Ag、Si、Ni、P等氧化物（Al2O3载体）V2O5-(P,Ti,Ag,K)等氧化物-硫酸盐+藻土V2O5P,Ti,Ag,K等氧化物-硫酸盐(硅藻土)载体V2O5-(P,Ti,Cr,K等氧化物)-大孔硅胶V2O5P、Ti、Cr、K等氧化物硫酸盐（大孔硅胶载体）脱氢Fe2O3-Cr2O3-K2O-CeO2-水泥Fe2O3Cr2O3-K2O-CeO2（水泥载体）加氢ZnO-CuO-Cr2O3Cu

5、O-ZnOCr2O3过渡金属氧化物催化剂的工业应用(2)第四节金属氧化物催化剂及其催化作用过渡金属氧化物催化剂的工业应用(3)反应类型催化主反应式催化剂主催化剂助催化剂临氢脱硫Co3O4-MoO3-Al2O3NiO-MoO3-Al2O3MoO3MoO3Co3O4-NiO（Al2O3载体）临氢脱硫MoO3-Co3O4-Al2O3MoO3Co3O4(Al2O3载体)聚合与加成Cr2O3-SiO2-Al2O3（少量）Cr2O3SiO2-Al2O3（少量）（又为载体）Nb2O5-SiO2Nb2O5SiO2第四节金属氧化物催化剂及其催化作用3、氧化用的氧化物催化剂类型过渡金属

6、氧化物，晶格氧参与反应，组成含有二种以上价态可变的阳离子，属非计量化合物，晶格中阳离子常能互溶，形成复杂的结构。金属氧化物，用于氧化的活性组分是化学吸附型氧物种，吸附态：分子态、原子态等原态是金属，其表面吸附氧形成氧化层，如Ag对乙烯、甲醇的氧化，Pt对氨的氧化。第四节金属氧化物催化剂及其催化作用1、固体的能带结构：原子核周围的电子是按能级排列的。例如1S，2S，2P，3S，3P……内层电子处于较低能级，外层电子处于较高能级。固体中许多原子的电子轨道发生重叠，其中外层电子轨道重叠最多。由于这种重叠作用，电子不再局限于在一个原子内运动，而是在整个固体中运动，这种特性称

7、为电子的共有化。但重叠的外层电子也只能在相应的轨道间转移运动。例如3S引起3S共有化，形成3S能带；2P轨道引起2P共有化，形成2P能带。4.4.2半导体的能带结构及其催化活性第四节金属氧化物催化剂及其催化作用满带或价带、空带、导带、禁带下面一部分密集的能级组成一个带，一般充满或部分充满价电子，称为满带或价带；上面一部分密集的能级也组成一个带，在基态时往往不存在电子，所以称为空带；当电子受热或辐射激发时会从价带跃迁到空带，激发到空带中去的自由电子提供了半导体的导电能力，成为导带。在导带（空带）和满带之间没有能级，不能填充电子，这个区间叫禁带，其能量宽度表示为Eg