催化剂课件ppt.ppt
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1、烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 1.1 催化剂的定义与特征催化剂的定义与特征催化剂的特征催化剂的特征只能加速热力学上可进行的化学反应只能加速热力学上可进行的化学反应只改变化学反应的速度,而不改变化学平衡的只改变化学反应的速度,而不改变化学平衡的位置。位置。G=-RT InKp化学平衡常数化学平衡常数Kp的大小取决于反应温度的大小取决于反应温度T和和G,而,而G是状态函数,与过
2、程无关。是状态函数,与过程无关。1烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人催化剂的特征催化剂的特征l对于可逆反应,由于对于可逆反应,由于K平平k正正/k逆逆 能加速正反应速度的催化剂也能同样程度能加速正反应速度的催化剂也能同样程度地加速逆反应的速度地加速逆反应的速度 上述特征可用于催化剂的初步筛选上述特征可用于催化剂的初步筛选如对于合成甲醇、合成氨等的正反应,都需如对于合成甲醇、合成氨
3、等的正反应,都需要高压设备,很不方便,因此,可采用常压要高压设备,很不方便,因此,可采用常压下的逆反应来初步筛选催化剂。下的逆反应来初步筛选催化剂。2烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人催化剂的特征催化剂的特征催化剂参与化学反应催化剂参与化学反应:通过:通过改变反应改变反应历程历程、降低活化能降低活化能而改变反应速度而改变反应速度(催化作用机理催化作用机理)能加快化学反应的速度,也
4、能减慢化能加快化学反应的速度,也能减慢化学反应的速度学反应的速度3烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人催化剂的特征催化剂的特征催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有催化剂对反应的类型、方向及产物的结构具有选择性选择性一种催化剂只对特定的化学反应起催化作用一种催化剂只对特定的化学反应起催化作用如如SiO2-Al2O3催化剂对酸碱反应具有催化作用,催化剂对酸碱反应具有催化作用,但对合
5、成氨反应却无效但对合成氨反应却无效利用不同的催化剂,可以使反应有选择性地朝利用不同的催化剂,可以使反应有选择性地朝某一个需要的方向进行,生产所需的产品。某一个需要的方向进行,生产所需的产品。实例实例4烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人 1.3 固体催化固体催化剂剂的的组组成与成与结结构构固体催化剂的组成固体催化剂的组成 固体催化剂是工业催化过程中最普遍的一类固体催化剂是工业催化过
6、程中最普遍的一类 催化剂催化剂 按组分的多少分成单组分按组分的多少分成单组分(元元)和多组分和多组分(元元)催化剂催化剂单组分催化剂:氨氧化制硝酸的铂催化剂单组分催化剂:氨氧化制硝酸的铂催化剂多组分催化剂:多组分催化剂:主催化剂主催化剂、助催化剂助催化剂和和载体载体5烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人固体催化剂的组成固体催化剂的组成 主催化剂(活性组分)主催化剂(活性组分)没有它
7、就没有所需要的催化作用没有它就没有所需要的催化作用如:加氢催化剂如:加氢催化剂Ni/Al2O3中的中的Ni 合成氨催化剂合成氨催化剂Fe-Al2O3-K2O中的中的Fe 共催化剂共催化剂和主催化剂同时起催化作用的组分和主催化剂同时起催化作用的组分6烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人固体催化剂的组成固体催化剂的组成 助催化剂助催化剂本本身身没没有有活活性性或或者者活活性性很很小小可
8、可以以忽忽略略,但但却却能能显显著著改改善善催催化化剂剂的的性性能能(活活性、选择性和稳定性性、选择性和稳定性)。)。7烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人助催化剂的分类及其作用助催化剂的分类及其作用结构型助催化剂结构型助催化剂电子电子(调变调变)型型助催化剂助催化剂扩散型扩散型助催化剂助催化剂(致孔剂致孔剂)毒化型毒化型助催化剂助催化剂8烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进
9、行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人结构型助催化剂结构型助催化剂提提高高活活性性组组分分的的分分散散度度,从从而而提提高高其其催催化化活活性性。(如如合合成成甲甲醇醇Cu-ZnO-Al2O3催催化化剂剂中中的的Al2O3,提高了提高了Cu的比表面积,从而提高其反应活性。)的比表面积,从而提高其反应活性。)增加催化剂活性组分微晶的稳定性,延长催化剂的增加催化剂活性组分微晶的稳定性,延长催化剂的寿命。寿命。(如如合合成成氨氨催
10、催化化剂剂中中的的Al2O3,与与活活性性组组分分Fe形形成成了了固固溶溶体体,有有效效阻阻止止了了Fe的的烧烧结结,从从而而大大大大延延长催化剂的寿命长催化剂的寿命:几小时几小时几年几年。)。)烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人结构型助催化剂结构型助催化剂提高载体的结构稳定性,从而间接提高催化剂提高载体的结构稳定性,从而间接提高催化剂的稳定性。的稳定性。MoO3/Al2O3l
11、加入加入SiO2使使Al2O3的结构稳定的结构稳定l 加入加入CaO与与MoO3形成形成CaMoO4,减少,减少MoO3对对Al2O3的影响的影响烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人电子电子(调变调变)型助催化剂型助催化剂 改变催化剂活性组分的结构和化学改变催化剂活性组分的结构和化学特性,提高催化剂的性能。特性,提高催化剂的性能。(如合成氨催化剂中的(如合成氨催化剂中的K2O,可使
12、,可使Fe催化剂的逸出功降低,从而提高其催化催化剂的逸出功降低,从而提高其催化活性。)活性。)11烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人扩散型助催化剂扩散型助催化剂改变催化剂的孔结构,改善催化改变催化剂的孔结构,改善催化剂的扩散性能。剂的扩散性能。如:矿物油、淀粉或有机高分子如:矿物油、淀粉或有机高分子(致孔剂)(致孔剂)12烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对
13、于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人毒化型助催化剂毒化型助催化剂毒化有害的活性中心,消除其所造成毒化有害的活性中心,消除其所造成的副反应,从而提高目的产物的选择的副反应,从而提高目的产物的选择性和催化剂的稳定性。性和催化剂的稳定性。如酸催化剂中加入碱性物质,毒化引起积如酸催化剂中加入碱性物质,毒化引起积炭副反应的强酸中心,减少积炭的生成。炭副反应的强酸中心,减少积炭的生成。13烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大
14、面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人载体的作用载体的作用分散作用分散作用稳定化作用稳定化作用支撑作用支撑作用传热和稀释作用传热和稀释作用 助催化作用助催化作用14烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人常用的载体常用的载体u 低比表面
15、积载体低比表面积载体对对催催化化剂剂的的活活性性影影响响很很小小,但但热热稳稳定定性性高高,常常用用于于高高温温反反应应和和强强放放热热反反应应。如如乙乙烯烯氧氧化化制环氧乙烷银催化剂中的制环氧乙烷银催化剂中的-Al2O3。u 高比表面积载体高比表面积载体因因具具有有酸酸性性或或碱碱性性,会会影影响响催催化化剂剂的的性性能能。如如SiO2、Al2O3、活性炭、分子筛等。、活性炭、分子筛等。15烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲
16、,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人常用的载体常用的载体载体载体比表面积比表面积(m2/g)刚玉刚玉01碳化硅碳化硅1硅藻土硅藻土230石棉石棉116耐火砖耐火砖pKa。Hammett指示剂法指示剂法57烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人l酸量测定原酸量测定原理理:用用正正丁丁胺胺滴滴定定,使使变变为为酸酸型型色色的的催催化化剂剂再再变变为为碱碱型型色色,所所消消耗耗
17、的的正正丁丁胺量即胺量即为该为该强强度下酸中心的度下酸中心的浓浓度。度。Hammett指示剂法指示剂法58烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人测定方法测定方法样样品品充充分分研研细细(粒粒度度100目目),干干燥燥除除去去所所吸附的杂质。吸附的杂质。取取少少量量样样品品(0.1 g)放放入入透透明明无无色色的的小小试试管管中中,加入约加入约2 ml溶剂(环己烷、苯等)。溶剂(环己烷
18、、苯等)。加加入入几几滴滴指指示示剂剂的的溶溶液液(指指示示剂剂的的质质量量分分数数为为0.1%),充充分分摇摇匀匀,观观察察样样品品表表面面颜颜色色的变化的变化。Hammett指示剂法指示剂法快速快速环己烷环己烷59烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人碱性指示剂碱性指示剂 Hammett指示剂法指示剂法指示剂指示剂颜色颜色pKa酸型色酸型色碱型色碱型色对对-硝基甲苯硝基甲苯无无黄
19、黄-11.35对对-硝基氯苯硝基氯苯无无黄黄-12.702,4-二硝基氟苯二硝基氟苯无无黄黄-14.521,3,5-三硝基甲苯三硝基甲苯无无黄黄-16.0460烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人焙烧温度对焙烧温度对MoO3-SiO2-AlO3酸分布的影响酸分布的影响 Hammett指示剂法指示剂法焙烧温焙烧温度度()不同不同pKa值下的酸量值下的酸量(mmol/g)总酸量总酸量(
20、mmol/g)+6.8+4.8+3.3+1.5+0.8-3.01500.640.480.240.15001.513000.610.520.320.300.0501.806000.580.580.580.580.480.052.8510000.030.030.030.030.030.030.1861烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人优点优点l简单、直观简单、直观l能同时测定酸强度及
21、其分布能同时测定酸强度及其分布 Hammett指示剂法指示剂法62烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人缺点缺点l不能区别不能区别B酸、酸、L酸酸l对对于于颜颜色色较较深深的的催催化化剂剂,颜颜色色变变化化不不易易观观察察(需需借借助助分分光光光光度度计计,以以减减少少人为的误差和观测终点的困难)。人为的误差和观测终点的困难)。Hammett指示剂法指示剂法63烧伤病人的治疗通常是取
22、烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人碱性气体吸附法碱性气体吸附法原原理理:碱碱性性气气体体分分子子吸吸附附在在酸酸中中心心上上,酸酸中中心心的的强强度度越越强强,吸吸附附热热越越大大;分分子子吸附越牢、越不容易脱附。吸附越牢、越不容易脱附。l吸附量热法吸附量热法l吸附脱附法吸附脱附法l红外光谱法红外光谱法64烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,
23、请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人吸附量热法吸附量热法65烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人吸附量热法吸附量热法缺点缺点u不能区别不能区别B酸、酸、L酸酸u需要较长的平衡时间需要较长的平衡时间u最最初初加加入入的的碱碱性性分分子子受受空空间间位位阻阻的的影影响
24、响,可可能能没没有有与与最最强强的的酸酸中中心心作作用用,而而是是与与易易抵达的弱酸中心作用。抵达的弱酸中心作用。66烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人吸附脱附法吸附脱附法酸强度愈强意味着碱性分子吸附酸强度愈强意味着碱性分子吸附愈牢,愈不容易脱附。愈牢,愈不容易脱附。n脱附温度的高低:表示酸的强弱脱附温度的高低:表示酸的强弱n不同温度下脱附出来的碱性物质的不同温度下脱附出来的碱性
25、物质的量:代表不同酸强度下的酸浓度。量:代表不同酸强度下的酸浓度。NH3-TPD67烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植,但对于大面积烧伤病人来讲,健康皮肤很有限,请同学们想一想如何来治疗该病人吸附脱附法吸附脱附法优点:优点:能同时测定酸强度和数量能同时测定酸强度和数量缺点:缺点:l不能区别不能区别B酸、酸、L酸酸l对于具有微孔结构的分子筛,碱性分子对于具有微孔结构的分子筛,碱性分子在分子筛的孔道及空腔中的吸附位上进在分子筛的孔道及空腔中的吸附位上进行脱
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