催化剂以及其催化作用概述.ppt

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1、关于催化剂及其催化作用概述第一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸碱催化剂及其催化作用酸碱催化剂及其催化作用n固体酸碱定义（三种）固体酸碱定义（三种）S.A Arrhenius(阿累尼乌斯阿累尼乌斯)酸碱酸碱(1)能在水溶液中给予出质子能在水溶液中给予出质子(H+)的物质称为的物质称为酸。酸。(2)能在水溶液中给出羟基离子能在水溶液中给出羟基离子(OH-)的物质的物质为碱称。为碱称。 J.N.Bronsted对酸碱定义（对酸碱定义（B酸碱）酸碱）(1)凡是能给出质子的物质称为酸凡是能给出质子的物质称为酸(2)凡是能接受质子的物质称为碱凡是能接受质子的物质称为碱第二张，PPT共一百三

2、十一页，创作于2022年6月G.N.Lewis定义（定义（L酸碱）酸碱）(1)所谓酸，乃是电子对的受体。所谓酸，乃是电子对的受体。 如如BF3(2)所谓碱，则是电子对的供体。所谓碱，则是电子对的供体。 如如NH3另外在酸碱定义进一步拓展为另外在酸碱定义进一步拓展为R.S.Mulliken引入了电荷转移的概念引入了电荷转移的概念R.G.Rearson引入了引入了软硬酸的概念软硬酸的概念我们主要讨论我们主要讨论B酸碱和酸碱和L酸碱酸碱第三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月B酸 + B碱 B酸 + B碱第四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸碱的产生的原因酸碱的产生的原因酸碱

3、的产生的原因是由金属离子或酸碱的产生的原因是由金属离子或氧离子电负性不同产生的局部电荷氧离子电负性不同产生的局部电荷引起的引起的第五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月固体酸碱催化剂的种类与应用固体酸碱催化剂的种类与应用固体酸碱催化剂分类固体酸碱催化剂分类(参见书参见书P29)主要有以下几种：天然的、浸渍的，离子交换树主要有以下几种：天然的、浸渍的，离子交换树脂，金属氧化物硫化物，金属盐类，合成复合脂，金属氧化物硫化物，金属盐类，合成复合氧化物。氧化物。应用（催化反应）：应用（催化反应）：脱水，水合，聚合，裂解，烷基化，歧化，异脱水，水合，聚合，裂解，烷基化，歧化，异构化，脱烷基等等

4、。构化，脱烷基等等。第六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月固体酸碱的结构特点与酸碱性固体酸碱的结构特点与酸碱性第七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月Al2O3表面的脱水过程表面的脱水过程OH-O2-OH-OH-OH-OH-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-O2-aba中氧离子具有碱性，b中的Al具有L酸性 :代表Al第八张，PPT共一百三十一页

5、，创作于2022年6月混合氧化物固体酸和固体碱混合氧化物固体酸和固体碱T iOOOOOOS iOO4/4-2/3=1/3 正电荷过剩为L酸，若负电荷过剩为B酸。第九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸碱性的测定与酸碱性调节酸碱性的测定与酸碱性调节酸型（酸型（L，B）鉴定：鉴定：吡啶吸附后红外光谱会出现特征峰吡啶吸附后红外光谱会出现特征峰在红外光谱在红外光谱1550cm-1处有一特征峰，处有一特征峰，B型型酸。酸。N+H+NH+第十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月相反，如和相反，如和L-酸配位，将得到一种配位化酸配位，将得到一种配位化合物合物这时在这时在1450cm-1

6、处有一特征峰处有一特征峰也可以利用紫外也可以利用紫外-可见光谱来测酸型。可见光谱来测酸型。这时应采用带共轭体系的吸着分子，如蒽，芘，这时应采用带共轭体系的吸着分子，如蒽，芘，三苯甲烷等。三苯甲烷等。N+LNL第十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月SiO2表面酸性表面酸性第十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月Al2O3表面酸性表面酸性第十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月SiO2-Al2O3表面酸性表面酸性第十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月HY沸石表面酸性沸石表面酸性第十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月固体酸的强度和酸量

7、固体酸的强度和酸量酸强度是指给出质子的能力（酸强度是指给出质子的能力（B酸强度）酸强度）或接受电子对的能力（或接受电子对的能力（L酸强度）用函数酸强度）用函数H0表示表示H0=Pka+Ba/BH+a测试方法：正丁胺指示剂滴定法测是总酸度测试方法：正丁胺指示剂滴定法测是总酸度和酸强度和酸强度气态碱吸附脱附法（气态碱吸附脱附法（NH3，吡啶吡啶 等）等）-程序程序升温脱附法（升温脱附法（TPD）脱附温度越高酸强度越脱附温度越高酸强度越强。强。H A H +B aA -s+ B H + a第十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月BHBBHBHBHBaBHBHBHBBHBHaBHBHHBB

8、BHHBaCCpKaHpKaKarraHCCKrraCCrraKrCarCaaaKHBBHlogloglogloglogloglogloglog00令第十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸量：固体酸表面的酸量，通常用单位重酸量：固体酸表面的酸量，通常用单位重量或者单位表面积上酸位的毫摩尔数来表量或者单位表面积上酸位的毫摩尔数来表示。（示。（mmol/wt，mmol/m2）n固体碱强度与碱量固体碱强度与碱量碱强度：定义为表面吸附的酸转成为共轭碱强度：定义为表面吸附的酸转成为共轭碱的能力，或给出电子对的能力。碱的能力，或给出电子对的能力。碱量：碱中心的浓度，碱量：碱中心的浓度，测定

9、方法用气态酸性吸附质，如苯酚，氧化氮测定方法用气态酸性吸附质，如苯酚，氧化氮等等第十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸位酸强与催化作用关系酸位酸强与催化作用关系（1）大多数酸催化与）大多数酸催化与B酸位有关。酸位有关。 如异构化，苯类歧化，脱烷基化等。如异构化，苯类歧化，脱烷基化等。（2）有些反应需有些反应需L酸位。酸位。 如有机物的乙酰化反应及涉及如有机物的乙酰化反应及涉及 重组。重组。n（3）有的反应需要强）有的反应需要强B酸作用下才能发酸作用下才能发 生。生。 如烷基芳烃的歧化等。如烷基芳烃的歧化等。n（4）有的反应需要）有的反应需要L酸，酸，B酸同时存在而酸同时存在而

10、且有协同效应才行。且有协同效应才行。n酸强不同有不同的催化活性进而影响选择性。酸强不同有不同的催化活性进而影响选择性。特定的反应要求一定的酸强范围。特定的反应要求一定的酸强范围。第十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月多相酸碱催化多相酸碱催化n一、正碳离子的形成一、正碳离子的形成R H +LR+L H-+L+L H-C H 3C HC H 2+LH 2CH CC H 2+L H-CC H 3C H 3H+LC +C H 3C H 3+L H-第二十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸中心类型与催化活性、选择性关系酸中心类型与催化活性、选择性关系n不同的酸性催化反应往往需

11、要不同不同的酸性催化反应往往需要不同的酸性中心。的酸性中心。C2H5O H +OOA lOA lOOC 2 H 5OOOA lOO HA lO-OO乙 氧 基L 酸 中 心L 碱 中 心第二十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月HOOOAlHC2H5CH2OCH2OOAlC2H5H2OOHOOAlO-OOAlO高温+低温C2H5OC2H5第二十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月异丙苯裂解异丙苯裂解n在在B酸中心下进行酸中心下进行CH CH3CH3+ H+HHCCH3CH3+CH3CHCH3第二十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸性强弱与催化反应关系酸性

12、强弱与催化反应关系n烃类骨架异构化需要的酸性中心最烃类骨架异构化需要的酸性中心最强，其次是烷基芳烃脱烷基，再其强，其次是烷基芳烃脱烷基，再其次是异构烷烃裂化和烯烃的双键异次是异构烷烃裂化和烯烃的双键异构化，脱水反应所需的酸性中心强构化，脱水反应所需的酸性中心强度最弱。度最弱。第二十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月固体超强酸碱固体超强酸碱n固体超强酸固体超强酸固体酸的强度超过固体酸的强度超过100%硫酸的酸硫酸的酸强度则称为超强酸。强度则称为超强酸。H0-11.9固体超强碱固体超强碱 指指H026的固体碱的固体碱第二十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月常见的超强酸常

13、见的超强酸nClSO3HnSbF6-SiO2.ZrO2nSO4 2Fe2O3第二十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月酸碱性的调节酸碱性的调节为了实现一定的催化目的，调节催化剂的酸碱性是为了实现一定的催化目的，调节催化剂的酸碱性是必要的。必要的。（1）金属氧化物表面上的金属离子是）金属氧化物表面上的金属离子是L酸，氧负离子是酸，氧负离子是L碱。表面羟基的酸碱性由碱。表面羟基的酸碱性由M-OH的的M-O键决定。若键决定。若M-O键强，则键强，则H+离出，呈现酸性，反之离出离出，呈现酸性，反之离出OH-呈现呈现碱性。据此可以调节酸碱性。碱性。据此可以调节酸碱性。（2）B，L酸转化根据催

14、化反应要求可利用酸转化根据催化反应要求可利用H2O作为质作为质子源进行调节（子源进行调节（HX，RH也可以调节）用也可以调节）用Na+取代取代H+可以消来可以消来B酸酸此外温度变化对某些催化剂会引起此外温度变化对某些催化剂会引起B，L酸变化。如酸变化。如SiO2等。等。第二十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月常见固体酸碱催化剂酸碱中心形成常见固体酸碱催化剂酸碱中心形成n1、浸渍法可以得到、浸渍法可以得到B酸位酸位n2、卤化物可以提供、卤化物可以提供L酸位酸位n3、离子交换树脂可以提供、离子交换树脂可以提供B酸碱酸碱n4、单氧化物酸碱中心形成、单氧化物酸碱中心形成n主要是由于在形成

15、氧化物过程中由主要是由于在形成氧化物过程中由于失水作用面在表面形成于失水作用面在表面形成第二十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月-H2OOHOHAlHOOHOHHO-AlOHAlO+.OAlOOH-H2OHOOAlOO-L酸中心碱中心Al+第二十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月杂多酸化合物酸中心形成n见书上P47页第三十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月TPD表征固体酸性表征固体酸性第三十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第三十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月 Tanable模型模型n金属离子的配位数不变。金属离子的配位数

16、不变。n氧离子的配位数与主体氧化物相同。氧离子的配位数与主体氧化物相同。第三十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第三十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第三十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月沉 淀可 溶 性 金 属 盐沉 淀 剂浸 渍H2SO4煅 烧SO42-/MXOY500-600第三十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第三十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月精细化工n合成增塑剂n1邻苯二甲酸二酯（DOP）（由苯酐和2-乙基己醇合成催化剂为SO2-4/TiO2-Al2

17、O3n酯化率可达99%n2己二酸二辛酯（DOA）（PVC优良耐寒助剂（SO2-4/ZrO2-La2O3）3蔗糖八乙酯（SO2-4/TiO2）第三十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月n2合成香料n乙酸松油酯SO4 2- /TiO2（柠檬香味）n庚酸丁酯SO4 2- /TiO2-La 3+（苹果香晶成分）n醋酸丁酯SO4 2- /ZrO2-TiO2-La 3+（苹果香味）第四十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月3合成表面活性剂n表面活性剂具有起泡、消泡、乳化、分散、增溶、洗涤、润湿等作用。n硬脂酸聚乙二醇400单酯（PEGMS）非离子型表面活性剂（ SO4 2- /ZrO

18、2）烷基葡萄糖苷（APG）绿色非离子型表面活性剂广泛用于化妆品、洗涤剂医药领域（SO4 2- /Al2O3）氨基酸表面活性剂（氨基酸月桂酯）（SnCl4/C）第四十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月4在合成涂料中应用n乙二醇单乙醚乙酯作为皮革粘结剂油漆剥离剂（ SO4 2- /TiO2）n丙烯酸丁酯用于表面涂料，粘合剂，密封剂，皮革处理剂（ SO4 2- /TiO2）n甲基丙烯酸异丁酯是耐酸耐碱性涂料的基料SO4 2- /ZrO2-TiO2第四十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月S-SA+B+S-SA BA-BS-SS-S产物+反应是通过在表面上吸附态的两种组分反应

19、是通过在表面上吸附态的两种组分A、B相互作用而进行相互作用而进行第四十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月A+B+SB+SASABS+产物第四十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第四十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月000GGGTSHG第四十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月n1、吸附与表面反应及脱附过程、吸附与表面反应及脱附过程A+AB+BA+ BC+DCC+DD+第四十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月A +A B+BA +B C +D C C+D D+ ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 )11(1

20、)11Ad11vAa11rrrrkrpkrr第四十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月333)3(33333rrrkrkrDCdBAaiiiiiipKpK1iiiVpK11第四十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月n在金属氧化物催化剂上的变换反应历程为：n n 为活性中心，按Langmuir吸附模型，推导（1）为控制步骤 n 的动力学方程n解：依题意，由（1）式，知：r1=ksPH2Ov-ksPH2o n由（2）式，知：kdoPCO=kavPCO2n由L吸附模型，v+o=1n将上述三式联立，得：nr=r1=ksPH2O/（1+KPCO2/PCO）-KksPCO2/（1+

21、KPCO2/PCO)n（这里，令K=ka/kd）n H2OSOSC OH2C O2OSS+(1 )(2 )S第五十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月复习课第五十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月n2第五十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6

22、月第五十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月)第六十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月VmCmVCCmV111 截距截距斜率斜率mmolmaNWVVSg 第六十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月0.000.050.100.150.200.250.00.51.01.52.02.53.03.5(p/(v(p0-p)*103/cm-3(STP)p/p0 第六十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月)0(PPVp mmolmaNVVSg 第六十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十五张

23、，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第六十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十六张，PPT

24、共一百三十一页，创作于2022年6月第七十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第七十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月 OAlONH4OOOSiOOOAlOOOSiOO250-300-NH3AlOOOSiOOHOOAlOOOOSiOOHO500-H2O(1)NH4Y(2)HY(B-酸 ）（ 3） L-酸（

25、 4） 碱 性 中 心第八十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月OOSiOOOAl-OOOSiOOOAlOOM(OH)2+OOSiOOOAl-OOOSiOOOAl-OOM(OH)+H+第八十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第八十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十二张，PPT共一百三十

26、一页，创作于2022年6月C 6 H 6 + n Mn Mn分子在金属上的活化及吸附强度n金属催化剂的一个重要功能是为提供活的原子（反应中间态）n金属对气体分子化学吸附强度顺序是O2C2H2C2H4COH2CO2N2第九十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月1050.250.250.35100:Ni:乙烯0.351231100.250.25111Ni 的不同晶面及吸附的乙烯情况第九十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第九十七张，PPT共一百三十一页，创作于202

27、2年6月第九十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月COMOCMM第九十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月OCR hOC第一百张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百零一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百零二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月CH2CH2+NiNiCCNiNi第一百零三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月CH2+PtCCPtCH2CCHMHMHCCHMMCMMHCHCCHM第一百零四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月RHMMRMHM+MMMMMMMMMMMH第一百零五张，PPT共一百三十一页

28、，创作于2022年6月第一百零六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百零七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百零八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百零九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十二张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月A uP t I rR uP dC uC oN iF e反 应 速 度2 5 03 0 03 5 04 0 04 5 0A g各 种 金 属 对 甲 酸 分 解 的 催 化 活 性生

29、 成 热第一百一十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百一十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月施主受主EFEF本征npEF第一百二十二张，PPT共一百三十一页，创作于

30、2022年6月第一百二十三张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十四张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十五张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十六张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百二十七张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月吸附气体半导体类型吸附物种吸附剂吸附位EF导电率受电子气体（O2）N型V2O5）O2O2-O-,O22-,O2-V4+V5+负离子吸附在高价金属上 P型Cu2OO2O2-O-,O22-,O2-Cu+Cu2+负离子吸附在高价金属上 施电子气体（H2）N型ZnO1/2H2H+Zn2+Zn+正离子气体吸附在低价金属离子上 P型NiO1/2H2H+Ni3+Ni2+正离子气体吸附在低价金属离子上 第一百二十八张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月A+BCA-B-施主键受主键ee第一百二十九张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月第一百三十张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月感谢大家观看第一百三十一张，PPT共一百三十一页，创作于2022年6月