1、其它精细化工产品 催化剂,小组成员： 讲 解：方国清 PPT制作：方国清 潘从涛 材料搜集：范乃勇 张美精,催化剂的定义与特征 催化剂的分类 催化剂的基本组成 催化剂的反应性能,主要内容,概述,近年来，化学工业随着新型催化剂的研究成功和广泛应用获得了迅速发展。据统计，现代化学工业中约有90%的化学反应与催化剂有关，催化剂已成为化学工业的中枢。,什么是催化剂？,吃的是草，产的是奶,？,1、催化剂定义与特征,定义,国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）于1981年提出定义： 催 化 剂 是一种物质，它能加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由能变化其它定义： 催化剂是一种加快热力学上允许的
2、化学反应达到平衡的速率，而在反应过程中自身不被明显消耗的物质 催化剂是一种能够改变化学反应速度，而它本身不参与最终产物的物质,催化剂的基本特性一 改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度（催化剂的共性 有活性）,通过改变反应历程，使反应沿一条新的途径进行，此途径是几个基元反应组成，而基元反应活化能都很小，因此反应所需克服的能垒值大大减少,催化剂的基本特征二 只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应,只有热力学允许，平衡常数较大的反应加入催化剂才有意义 在开发新反应催化剂时，首先应进行热力学分析，看它在给定条件下是否属于热力学上可行的反应,G 0,G 0 = - RT ln
3、K,催化剂的基本特征三 催化剂对反应具有选择性（催化剂的专用性）,专一对某一反应起加速作用的性能为选择性,同一催化剂，条件不同，产物也不同,催化剂的基本特征四 只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置（平衡常数）,G催化 = G非催化,简而言之：,催化剂的基本特征： 改变反应途径，降低反应活化能，加快反应速度 催化剂对反应具有选择性 只能加速热力学上可行的反应，而不能加速热力学上不能进行的反应 只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡位置,催化剂能做什么？,催化剂不能做什么？,2、催化剂分类,催化反应分类：,2.1 按聚集状态分类,2.2 按催化剂组成及使用功能分类,2.3 按工艺和工程特点分类,
4、 多相固体催化剂 均相配合物催化剂 酶催化剂,3、催化剂的基本组成,助催化剂,活性组分,载体,活性组分：金属金属氧化物或硫化物复合氧化物固体酸、碱、盐等 主要功能：活性,载体：高熔点氧化物硅胶、粘土、活性炭等 主要功能： 高表面积、多孔性、机械强度、热稳定性、双功能（附加活性中心）,助催化剂： 金属、非金属等 主要功能： 对活性组分/载体改性,主催化剂（活性组分，Active components ） 催化剂的主要成分，起催化作用的根本性物质,氨合成催化剂：Fe - K2O - Al2O3Fe 为主催化剂,助催化剂（助剂， Promoter ） 催化剂的辅助成分，其本身无活性或活性很小，但少量
5、加入，可明显提高催化剂的活性、选择性和稳定性（寿命）等,合成甲醇催化剂：Cu - ZnO - Al2O3ZnO 为助催化剂（阻隔Cu 微晶长大）Al2O3 为助催化剂（阻止铁烧结）,载体（Support or Carrier） 催化剂活性组分（助剂）的分散剂和支撑体，是负载催化剂活性组分的骨架，通常为具有足够机械强度的多孔性物质,多数催化剂需借助于载体，把活性组分分散在有高孔隙率的载体颗粒表面上如：Pt / Al2O3,载体的功能：,增大活性表面和提供适宜的孔结构（载体最基本的功能）增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定形状改善催化剂的导热性和热稳定性提供附加活性中心,4、催化剂的反应性能,4
6、.1 活性 催化剂对反应加速的程度，用来衡量催化剂效能大小的指标,表示方法：,比活性转换频率（Turnover frequency）/ 转换数（ Turnover number）转化率（一定温度、空速下）时空收率（时空得率）,单位时间内每个催化活性中心上发生反应的次数,X（转化率） = （已转化的反应物量 / 起始的反应物量） 100%,一定条件下，单位时间、单位体积（或质量）催化剂上所得目的产物量,4.2 选择性 指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率,表示方法：,选择性 S选择性因素（选择度 s）,S（选择性）= 转化为目的产物所消耗的该反应物
7、量 / 某反应物转化总量 100% Y（产 率） = 转化率 选择性,s = k1 / k2,活性和选择性难两全时的评述方法： 原料昂贵，产物和副产物分离困难：选择高选择性 原料便宜，产物和副产物分离不困难：选择高转化率,对工业催化剂来说，注重选择性往往超过对活性的要求！,4.3 稳定性（寿命） 稳定性是指催化剂活性和选择性随时间变化的情况 寿命是指在反应条件下维持一定活性和选择性的时间（从开始使用到活性下降到生产不能再用时所经历的时间）,催化剂稳定性： 热稳定性（活性组分挥发、流失；活性组分烧结或微晶长大，进而比表面、活性位减少） 化学稳定性（稳定的催化剂化学组成和化合状态，活性组分和助催化剂不产生化学变化） 抗污稳定性（催化剂表面积焦、积炭） 抗毒稳定性（催化剂对有害物质毒化的抵抗能力）,含硫、氧、氮、砷的化合物、卤素化合物、重金属化合物、金属有机化合物等（来源于原料中杂质或反应副产物） 表面活性中心吸附毒物，转化为较稳定的表面化合物，钝化催化活性位,对工业催化剂的要求,所谓工业催化剂，是强调具有工业生产实际意义，可以用于大规模生产过程的催化剂，有别于一般基础研究用的催化剂,Thanks for your attention!,
