发布时间 : 星期日 文章催化工程复习资料更新完毕开始阅读
1.催化作用的特征？1.催化剂只能加速热力
学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。2.催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置。3.催化剂对反应具有选择性。体结构、取向、颗粒大小、分散度等)，电子因素（电子结构、d带空穴和d%含量、化学键特性等）。七．酸度和酸强度的含义？测定B酸与L酸的方法？酸度：固体酸表面上的酸量，通常表示为单位4.催化剂的寿命2.催化剂的性能指标？活性的含义？选择性的含义？活性的几种表示方法？性能指标：活性、选择性、稳定性活性的含义：衡量催化剂效能大小，表示催化剂加快化学反应速率程度的一种度量。选择性的含义：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。活性的几种表示方法：1.转化频率 2.反应速率 3.转化率 4.反应温度 5.活化能 6.比活性3.载体催化剂的作用？电子型和结构型助剂的区别？作用：1.提供有效的表面和适宜的孔结构 2.增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状。 3.改善催化剂的传导性。4.较少活性组分的含量。5.载体提供附加的活性中心。6.活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用。区别：结构型助催化剂的作用主要是提高活性组分的分散性和热稳定性。电子型助催化剂的作用主要是改变主催化剂的电子结构，促进催化活性和选择性。表面催化反应包括哪几个步骤？本征动力学反应由什么控制？如何消除外扩散影响？如何消除内扩散影响？步骤：1.反应物分子从气流中间向催化剂表面和孔内扩散。2.反应物分子在催化剂内表面上吸附。3.吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应。4.反应产物自催化剂内表面脱附。5.反应产物在孔内扩散到反应气流中去。本证动力学：1、5为反应物、产物的扩散过程，属于传质过程，与催化剂的流体结构和流形有关；2为反应物分子的化学吸附，3为吸附分子的表面反应或转化，过渡金属为什么能作为催化剂？过渡金属电子结构的作用是什么？原因：催化剂的作用在于加速反应物之间的电子转移，这要求催化剂既具有接受电子的能力，又有给出电子的能力，由于过渡金属元素的最外层或次外层都没有填满电子。电子构型特征：最外层有1-2个S电子，次外层有1-10个d电子，Pd的最外层无S电子。特性：金属电子结构的能带模型、键价模型、 配位场模型①d穴(d带空穴)与催化活性② d%(杂化轨道中d原子轨道所占的百分数)与催化活性六．影响金属化学吸附性能因素有哪些？影响活性和选择性因素有哪些？影响化学吸附性能的因素：金属的分散度、载体的作用、金属的晶格缺陷即点缺陷与线缺陷、结构敏感性和非敏感性、金属的形状、大小等。影响活性选择性因素：几何因素(晶格缺陷即点缺陷和线缺陷、晶格间距、晶
重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数，酸量也称作酸度，指酸的浓度。酸强度：指给出质子的能力（B酸强度）或者接受电子对的能力（L酸强度），酸强度表示酸与碱作用的强弱，是一个相对量。方法：用吡啶做探针然后做原位红外。1.吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子，其红外特征吸附峰之一在1540cm-1处。2.吡啶吸附在L酸中心上形成配位络合物，特征吸附峰在1447-1460cm-1处。八、为什么SiO2-Al2O3会有酸性？B酸与L酸相互转化的条件？酸性：根据Tanable规则规定，凡是电荷不平衡就会有酸性产生，所以这种混合物有酸性；电荷为正过剩则产生L酸，电荷为负过剩则产生B酸。1.Al2O3为主要成分时，主要成分的氧原子配位电荷数决定了所有氧元素的配位电荷数，故氧的配位电荷数为-3/6=-1/2，所以SiO2中氧的配位电荷数也是-1/2，而一个Si原子与四个氧原子相配位，于是每一个Si-O键上电荷数为（4/4-1/2）*4=+2，由于正电荷过剩，所以Al2O3-SiO2呈酸性。2.SiO2为主要成分时，氧的配位电荷数为-4/4，而一个Al原子与六个氧原子相配位，于是每一个Al-O键上电荷数为（3/6-4/4）*6=-3，由于负电荷过剩，故SiO2-Al2O3呈酸性。九、决定酸/碱催化剂活性和稳定性的基本因素 酸量、酸强度、酸的种类、酸位的性质⑴酸位的性质。①大多数的酸催化反应是在B酸上进行的 ②各种有机物的乙酰化反应，要用L酸位催化 ③有些反应，如烷基芳烃的歧化，要求在B酸位上的发生和非常强的B酸⑵酸强度。固体酸催化剂表面，不同强度的酸位可能有不同的催化活性；强酸位是催化异构化反应的活性部位，弱酸位是催化脱水反应的活性部位⑶酸量（酸浓度）。在酸强度一定的范围内，催化活性与酸量之间或呈线性关系或非线性关系十、半导体催化剂的晶体结构有什么不同？本征半导体：不含杂质，具有理想的完整的晶体结构，具有电子和空穴两种载流子，Ef在满带和导带之间。N型半导体：晶体结构中含有能供给电子的杂质，Ef在施主能级和导带之间，如ZnO,Fe2O3,TiO2,V2O5,CuO。P型半导体：晶体中含有易于接受电子的杂质, Ef在受主能级和满带之间，如NiO,CoO,Cu2O,Cr2O3,PbO。十一、影响半导体催化剂活性和选择性的因素有哪些？ 如何提高半导体催化剂活性与选择性？因素：催化剂的
活性与反应物、催化剂表面局部原子形成的化学吸附键性质密切相关，化学吸附键的形成和性质与各种因素有关，对半导体催化剂而言，其导电性是影响活性的主要成分之一。半导体催化剂能加速以电子转移为特征的氧化、加氢和脱氢等反应。与金属催化剂一样亦是氧化还原型催化剂，其催化性能与电子因素和晶格结构有关。主要为N型半导体和P型半导体 。N型半导体，影响为1.正离子过剩 2.负离子缺位 3.高位电子的同晶取代 4.掺杂；P型半导体，影响为1.正离子缺位 2.低价正离子的同晶取代 3.掺杂。十二、合成氨催化剂的组分及各部分的作用？如何提高其活性、选择性？组分：Fe-Al2O3-K2O作用：Fe为活性组分，其作用是加速合成氨反应趋于平衡。Al2O3为结构助剂，其作用为Al2O3与活性铁形成了固熔体，稳定了铁原子晶格的最具活性的晶面，有效的阻止了铁的烧结，使催化剂的活性提高。K2O为电子助剂，其作用为将电子传给铁，使铁原子的电子密度增加，提高铁的活性。十三、如何控制浸渍条件以获得活性组分各种分布的催化剂？要获得活性组分的均匀分布，浸渍液中活性组分的含量要多于载体内外表面能吸附的活性组分的数量，并且分离出过多的浸渍液后，不马上干燥，要静置一段时间，使吸附、脱附、扩散达到平衡，使活性组分均匀的分布在孔内的孔壁上。对于贵金属催化剂，还要加入适量的第二组分作为竞争吸附剂。十四、煅烧的目的是什么？如何控制活性组分的分布？目的：1.除去易挥发的物质，保留一定的化学组成，从而使催化剂具有稳定的活性。2.使催化剂保持一定的晶形、晶粒大小，孔隙结构和表面。3.提高催化剂的机械强度。如何控制：焙烧过程一般为吸热过程，所以升高温度，降低压力或降低气体分压有利于焙烧时分解反应的进行，焙烧温度并不是越高越好，在实际操作中焙烧通常在略高于催化过程的温度下进行。十五、催化剂的形状不同对催化剂的性能有何影响？如何确定催化剂的影响？影响：催化剂的几何形状和颗粒大小是根据工业过程的需要而定的，因为它们对流体阻力、气流的速度梯度、温度梯度及浓度梯度等都有影响，并直接影响实际生产能力和生产费用。确定：根据催化反应过程的实际情况，如使用反应器的类型、操作压力、流速、床层允许的压降、反应动力学及催化剂的物化性能、成型性能和经济因素等综合起来考虑，正确的选择催化剂的外形及成型方法，以获得良好的工业催化过程。十六、热分析在催化剂研究中有什么应用？催化剂制备
条件的选择、催化剂组成的确定、活性组分单层分散阈值的确定、研究活性金属离子的配位状态及其分布、研究活性组分与载体的相互作用、固体催化剂表面酸碱性表征、催化剂老化和失活机理的研究、沸石催化剂积炭行为的研究、吸附与反应机理的研究、十七、沉淀法制备工业催化剂如何选择原料、沉淀条件？沉淀时金属盐类的选择：1.一般选用硝酸盐 2.贵金属6为氯化物的浓盐酸溶液 3.铼选用高铼酸（H2Re2O7）沉淀剂的选择：1.易分解挥发除去 2.形成的沉淀物便于过滤和洗涤 3.沉淀剂的溶解度要4.沉淀物的溶解度应很小 5.沉淀剂无污染沉淀条件：浓度、温度、溶液Ph值、加料顺序等优点：一次可以同时获得几个催化剂组分的混合物，而且各个组分之间的比例较为恒定，分布也比较均匀，其沉淀法的分散性和均匀性较好，是它较之于混合法的最大优势。缺点：单组份沉淀法和多组分沉淀法会出现沉淀剂与待沉淀组分的混合不均匀，沉淀颗粒粗细不等，杂质带入较多等现象。均匀共沉淀法可以克服此现象。十八、影响分子筛的酸度和酸强度的因素有哪些？改变酸度和酸强度的方法有哪些？因素：1.表面酸度的作用：2.表面羟基的转化：3.酸量与焙烧温度的关系：方法：控制离子置换程度、提高焙烧温度、表面羟基的转化、提高硅铝比十九、如何评价一个催化剂？在估量一种催化剂的价值时，通常认为有四个重要的指标，即活性、选择性、稳定性和价格。从工业生产的角度来说，首先追求的是选择性，其次是稳定性，最后是活性；而对新开发的工艺及其催化剂，首先追求高活性，其次是高选择性，最后才是稳定性。催化剂的表面积、孔结构、密度、机械强度等物理量也是评价催化剂好坏的重要因素。二十、金属催化剂的动态分析？TPD、TPR图谱的分析TPD应用：①表征固体酸催化剂表面酸性质②研究金属催化剂的表面性质③研究脱附动力学参数 TPD的定性分析：1.脱附峰的数目表征吸附在固体物质表面不同吸附强度吸附物质的数目。2.峰面积表征脱附物种的相对数量。3.峰温度表征脱附物种在固体物质表面的吸附强度。（吸附物种的数目-峰面积、吸附物种的强度-峰温、活性位的数目-峰面积的大小、脱附反应级数、表面能量分布即活化能）TPR
应用：负载金属与载体间相互作用的研究。分子筛的催化作用：1.酸催化作用 2.择形选择性 3.双功能催化作用 4.氧化作用表征手段：红外光谱（IR）、电子光谱、光电子能谱（XPS）、固态核磁共振（MAS NMR）、质谱（MS）技术等、氢氧滴定脉冲色谱法（HOT）