1、催化剂工程导论,1. 催化剂定义： 加快化学反应速度，而本身又不参与最终产物的物质。 2. 催化剂的基本特性 （1）加快化学反应速率，但不进入化学反应计量 （2）具有选择性 （3）加速热力学上可行反应 （4）改变反应速率，不改变平衡位置 （5）对正方向有效，反方向也有效,3. 多相固体催化剂的化学组成和物理结构 （1）主催化剂 （2）共催化剂 （3）助催化剂 （4）载体,第二章,第一节 沉淀法 1）单组分沉淀法，酸式沉淀和碱式沉淀 2）共沉淀法 3）均匀沉淀法 4）浸渍沉淀法 5）导晶沉淀法 原理：利用结晶学中预加少量的晶种引导结晶快速完整的形成。,沉淀形成的影响因素 1）浓度 2）温度 3）
2、pH值 4）加料方式和搅拌强度 正加，反加，并加 沉淀的陈化和洗涤 沉淀的干燥、焙烧和活化 焙烧的目的：1）获得所需化学组分，2）获得所需晶型、微粒粒度和孔径比表面积，3）让微晶适度烧结，提高机械强度,过量浸渍法 等体积浸渍法 多次浸渍法（负载多组分，或负载量大时） 浸渍沉淀法 硫化喷洒浸渍法 蒸汽相浸渍法 原理：一方面是空隙与液体接触时，由于表面张力作用使液体渗入到毛细管内部；另一方面是活性组分在载体表面的吸附,第二节 浸渍法,第四节 热熔融法 该法适用于需要高温熔炼的催化剂制备，通过形成固溶体，使各组分均匀分布。 一般骨架金属催化剂的制备采用该法。 例：骨架铁、骨架镍、骨架钴等,第五节 离
3、子交换法,分子筛的合成 分子筛的分类 A、X、Y、ZSM-5等 Si/Al比与分子筛的稳定性关系 第六节 催化剂成型 压片、挤条、油中、转动成型,第三章 催化剂性能的评价、测试和表征,1.催化反应动力学研究的意义和作用 催化动力学研究的一个重要目标是为所研究的催化反应提供数学模型，帮助弄清催化反应机理。,2. 催化剂宏观物理性质的测定 1）比表面积测定和孔结构表征 物理法（BET），化学法 (H2或H2/O2滴定) 2)孔结构测定 堆密度颗粒密度真密度,催化剂微观性质测定和表征,1. TEM,SEM 2. XPS 3. XRD 4. DTA,第四章 工业催化剂的开发,介绍了如何开发工业催化剂
4、小试 中试 大生产,第五章 工业催化剂的制备设计,图 酶催化的“锁-钥模型”及反应机理示意（S-底物；E-酶催化剂）,2. 催化剂设计的一般程序 Dowden， Trimm，米田康夫等提出的催化剂设计程序,3. 甲醛氧化表面反应机理,4. 光谱研究反应机理,Thats All Thank You,一、判断下列叙述的对错并改正错误（对者画，错者画） 1 ZSM-5分子筛和Y分子筛比较，后者比前者有更好的酸稳定性。 2 测试研制的催化剂活性应在消除内、外扩散影响的情况下进行。 起加速化学反应作用的物质就是催化剂。 4 合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的K2O是电 子型助催化剂。,催化剂不参与
5、化学反应过程。 6 ZSM-5分子筛的Si/Al比Y型分子筛Si/Al 比高。 7 ZnO既可催化氧化-还原反应又可催化酸- 碱反应。 8. 由盐溶液共沉淀法制被氢氧化物时,各种 氢氧化物沉淀的PH值都大于7。,1 前者比后者有更好的酸稳定性 ，起加速反应作用而又不改变该反应的标 准Gibbs自由焓变化的物质是催化剂。 4. 5. ，催化剂参与化学反应过程 6. 7. 8. ，由盐溶液共沉淀法制备氢氧化物时,部分氢氧化物沉淀的PH值都大于7,二、在下列各题叙述中选择你认为正确的答案 1下列分子筛中择形性突出的为： D A. CaA B. CuX C.KY D. ZSM-5 2制备骨架镍催化剂应
6、采用： B A.共沉淀法 B.热熔融法C.浸渍法 D. 混合法 3.干燥的温度是 B ，焙烧的温度是 D 。 A.500 B. 80200C. 200300 D.600,4浸渍法制备多组分催化剂应采用： C A.过量溶液浸渍 B.等体积溶液浸渍 C.多次浸渍 D.蒸气浸渍 5-、-、-、-Al2O3中密度最大者为 B -Al2O3 B. -Al2O3 C. -Al2O3 D.-Al2O3 6烃类水蒸汽转化催化剂由拉西环状改成车轮状后， 提高了该催化剂的B.C A.机械强度 B.催化活性 C.传热性能D.固定床的床层阻力 7下列分子筛中具有笼的为 B C A. 丝光沸石 B. CaA C.NaY
7、 D. ZSM-5,三、依据图1。说明多相催化反应的机理,四、依据图说明酶催化的“锁-钥模型”反应机理。P151,图 2 酶催化的“锁-钥模型”及反应机理示意（S-底物；E-酶催化剂）,五、依据图说明甲醛生成的表面反应机理。P156,六、读流程示意图4，回答下列问题。,图4示出了高硅钠型分子筛的合成工艺流程， 请结合该流程图简要回答下列问题： （1）简述NaY原粉的制备过程。 （2）影响晶化的因素有哪些？你如何确定这 些因素的较佳值？ （3）图示制备NaY是催化剂的何种制备法？ （4）你想如何测定NaY的晶化程度（即如何 知道NaY的结晶度）？ （5）你估计图示该工艺中制备NaY的导向剂是何物
8、质？ （6）如何将制得的NaY原粉做成球型催化剂？,答： （1）将水玻璃，硫酸铝，偏铝酸钠按合适比例与一定 量导向剂混合，搅拌使成胶，在一定温度下晶化一定时 间后，过滤洗涤除去硫酸根等，干燥即制得NaY原粉 （2）影响晶化的因素主要是：晶化温度、晶化时间、 原料配比及其碱度。通过单因素实验，正交与均匀设 计实验等，即可确定这些因素的较佳值。 （3）导晶沉淀法 （4）通过X射线粉末衍射即可测定NaY的晶化程度 （5）NaY晶种（P52：化学组成、结构类型与分子 筛相类似的、具有一定粒度的半晶化分子筛）。 （6）成球机成型；胶溶后，油柱成型。,七、阅读下述短文，回答问题。 纳米TiO2的实验室制备
9、： 在干燥清洁的三颈瓶中，加入2mol/L氢氧化钠的乙 二醇溶液，开动增力电动搅拌器，在搅拌的情况下加 入2mol/L四氯化钛的乙二醇溶液，装上回流冷凝器装 置和温度计，用油浴进行加热，在190下反应2h，密 闭静置陈化10h。将陈化后的反应产物进行离心分离， 用二次水洗涤至无Cl-1，在120下烘干、煅烧、研磨、 表征。 问: （1）画出说明制备过程的流程示意简图。 （2）该制备法是酸法沉淀还是碱法沉淀？ （3）为何要用氢氧化钠、四氯化钛的乙二醇溶液？ 用水行不行？为什么？ （4）何为二次水？怎样检验是否已洗涤至无Cl-1？ （5）煅烧工序起到哪些作用？你估计至少应在多少 温度下进行煅烧？,
10、(5)形成TiO2，形成适宜孔结构，提高产物机械强度；500-600,八、阅读下述短文，回答问题。 纳米氧化镁的实验室制备： 用Mg(N03)2 6H2O配制成50m1 1.0mol/L的硝 酸镁溶液，然后在搅拌下加入50m1 1.0mol/L的 Na2CO3溶液，反应立即生成沉淀，陈化3h以便 充分反应生成前驱物。沉淀过滤，用蒸馏水充分 洗涤，再用乙醇洗涤后，置于80烘箱内4h得到 氧化镁的前驱物。此前驱物在600下灼烧3h得 到纳米MgO。 问: （1）画出说明制备过程的流程示意简图。 （2）该制备法是酸法沉淀还是碱法沉淀？加料方式如何？ （3）“用蒸馏水充分洗涤”，洗到何种程度才算是“充分”了？如何知道是否“充分”？ （4）为何在用蒸馏水充分洗涤后，还要用乙醇洗？不用乙醇洗会有何影响？ （5）氧化镁的前驱物是什么？,80 600 硝酸镁溶液反应陈化过滤水洗乙醇洗 干燥焙烧纳米MgO。 碳酸钠溶液 3h4h 3h 酸法，反加法 不含Na+才算充分， 为尽可能去掉残存的洗涤蒸馏水，便于干燥。不用 乙醇洗，干燥会发生困难。 碳酸镁,
