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1、基本概念和常用术语1. 活性：指物质的催化作用的能力，是催化剂的重要性质之一。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（催化剂的重要性质之一，指在能发生多种反应的 反应系统中，同一催化剂促进不同反应的程度的比较。）比活性：比活性（单位表面反应速率），取决于催化剂的组成与结构分散度：指催化剂表面上暴露出的活性组分的原子数占该组分在催化剂中原子总数的比例，即 D=ns（A）/nt（A）。TOF :单位时间内每摩尔催化剂（或者活性中心）上转化的反应底物的量。2. 空速：指单位时间内通过单位质量（或体积）催化剂的反应物的质量（或体积） WHSV
2、:每小时进料的重量（液体或气体）/催化剂的装填重量空时收率：以“空时”作为时间的基准来计量所获得产物的收率。对于大多数反 应器，物料在反应器中的停留时间或反应时间是很难确定的。在工程上经常采用空间速率的倒数来表示反应时间，称为“空时”。空时收率大，表示过程和反应 器有较高的效率。3. 化学吸附：过电子转移或电子对共用形成化学键或生成表面配位化合物等方式 产生的吸附。表面覆盖率：指单层吸附时，单位面积表面已吸附分子数与单位面积表面按二维 密堆积所覆盖的最大吸附分子数之比。朗格缪尔（Langmuir）吸附：1916年，朗格缪尔从动力学的观点出发，提出了固体对气体的吸附理论，称为单分子层吸附理论，该
3、理论的基本假设如下：（1）固体表面对气体的吸附是单分子层的；（2）固体表面是均匀的，表面上所有部位的吸附能力相同；（3）被吸附的气体分子问无相互作用力，吸附或脱附的难易与邻近有无吸附分子无关；（4）吸附平衡是动态平衡，达到吸附平衡时，吸附和脱附过程速率相同。定位吸附：被吸附物从一个吸附中心向另一吸附中心转移需克服能垒。当吸附物不具有此能垒能量时不能向另一吸附中心转移，即为定位吸附。非定位吸附：若固体表面上不同区域能量波动很小， 没有吸附中心，被吸附物在 表面上的转移不需克服能垒，即为非定位吸附。积分吸附热：指达到吸附平衡时，被气体吸附质覆盖的那部分吸附剂表面所产生的平均吸附热。它表示在吸附过程
4、中，较长期间内热量变化的平均值。 积分吸附 热随吸附质浓度的大小而变化，一般用于区分物理吸附和化学吸附的吸附热。4. 速率控制步骤：速率控制步骤，是一个化学词汇，用以表达在化学反应中，反应速率最慢的一个步骤。认识一个化学反应当中最慢的一个步骤的重要性在丁能 够有效率地改善整个化学反应的速度，从而达致更高的产率等。扩散控制：腐蚀速度受到达或离开电极表面的腐蚀剂或腐蚀产物的扩散速度所限 制。动力学控制：一种反应物在同一条件下，向多个产物方向转化生成不同产物 平行反应，如果反应还未达成平衡前就分离产物， 利用各种产物生成速率差异来 控制产物分布称动力学控制反应。其主要产物称动力学控制产物。5. Kn
5、udsen扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径小丁气体分子的平均自由 程，则气体分子对孔壁的碰撞，较之气体分子间的碰撞要频繁得多，这种扩散， 称为Knudsen扩散。构型扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径尺寸与分子本身的尺寸为同一数 量级，只有结构尺寸比孔径小的分子得以扩散通过而较大的分子则不能，这种扩散称为构型扩散6. 固体酸强度函数：Hammett函数，用H。表示超强酸：乂称超酸。是一种比100%硫酸还强的酸。特别是液体超强酸，HF.SbF5 超酸比100%硫酸强10八19倍，有严重腐蚀性和严重公害。（H。< 10.6） 超强碱：碱强度超过强碱（即pKa>26）的碱为超强
6、碱。（Ho > +26）择形催化：择形催化是1960年Weisz和Frilette在研究小孔沸石的催化反应过程 时首创的一个名词，用来描述这类分子筛的独特催化性能.他们发现以分子筛做催化剂时，反应主要在晶内进行，而且只有那些大小和形状与沸石孔道相匹配， 能够扩散进出通道的分子才能成为反应物和产物，这就是择形催化.7. 结构敏感性：指反应速率对表面的细微结构变化敏感，即反应速率依赖丁晶粒 的大小，载体的性质。结构非敏感性：反应性能不随催化剂中金届分散度和晶体尺寸变化而变化。火山型原理：在单分子反应中，如果吸附质吸附较弱，则催化活性与反应物吸附 强度成正相关关系；如果吸附质吸附足够强，达到了
7、很高的表面覆盖率，则催化 活性与反应物吸附强度成反相关关系。8. Mars-Van-Krevelen 氧化还原机理:竖O上1m-n产物A + |MJ AMoJA-M.J PM 湖P-Mgl P + M 榆皿心+ % O2MosLangmuir-Hinshelwood(L-H)机理:A*A+B + B*A* + B* AB*AB* AB+Eley-Rideal(E-R)机理：A+ *A*A* + B AB*AB* AB+*9. 晶体场稳定化能：若d轨道不是处在全满或全空时，d电子分裂轨道后的总能 量低丁分裂前轨道的总能量。这个总能量的降低值，称为晶体场稳定化能。此能 量越大，配合物越稳定。反应物
8、分子的电离势：是指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需的最小功，用I来表示。它的大小代表反应物分子失去电子的难易程度。金届催化剂的电子逸出功：是指将电子从金届催化剂中移到外界 （通常在真空环 境中）所需做的最小功，或者说电子脱离金届表面所需要的最低能量。在金届能 带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差， 用来表示。其 大小代表金届失去电子的难易程度，或者说电子脱离金届表面的难易。P型半导体催化剂：导电靠受主能级产生正穴而来。特点 ：a）易接受电子的杂 质掺入。b）受主能级。c）价带电子接受电子，正穴导电。例：FeO中含有Fe3+,可看成Fe2+束缚一个空穴+，变成Fe3+,
9、T升高，空穴 在固体表面迁移，成为FeO导电来源。低价氧化物中含有高价离子时形成 P型半导体：NiO, CoO, CU2O, FeO, MnON型半导体催化剂：导电性靠施主的电子激发到导带。特点： a）易给出电子的 杂质掺入到绝缘体中b）出现施主能级E施c）电子由施主能级激发到导带例：Zn掺入到ZnO, Zn+过剩，Zn+拉一个电子eZn+形成附加能级，T升高， eZn+放电子。高价氧化物中含有低价离子时形成 N型半导体：ZnO, CeO2, TiO2, SnO2, V2O5, Sb2O5, MoO3, Fe2O3d白分：价键理论认为，过渡金届原子以杂化轨道相结合，杂化轨道通常为s、p、 d等
10、原子轨道的线性组合，称为spd或dsp杂化，杂化轨道中d原子轨道所占的 白分数称为d特性白分数，以符号d%表示。d空穴：d带中不饱和电子的个数，铁磁性金届铁、钻、锐原子的d带空穴数分别为 2.2、1.7 和 0.6 d-兀共扼反馈：10. 配位催化作用：是在催化剂活性中心的配位界内进行的催化作用，或在总反应 的每一个基元步骤中，至少有一个反应物是配位的催化作用。 配位催化作用的催 化剂绝大多数是过渡金届的配合物或盐类。Ziegler-Natta催化剂：中文译名 齐格勒-纳塔”催化剂，由三乙基铝与四氯化钛组 成，是一种优良的定向聚合催化剂。催化剂乂称触媒，可以组合成Ziegler-Natta触媒
11、的化合物种类相当多，Ziegler-Natta触媒可由下歹U的化合物组合而成：周 期表中第IV B到第皿族的过渡金届化合物；周期表中第 IA到第m A族的金届 所组成的有机金届化合物；其中过渡金届化合物为触媒，而有机金届化合物为助 触媒。11. 三效催化剂：三效催化剂是指内燃机的燃料在燃烧过程中，因多方面原因， 造成燃烧不完全，其排气成份有二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、一氧化碳（CO）、 碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOX ）、铅化合物、硫化合物等。同时催化转化CO, HC和NOx三效催化剂组成：Pd-Rh-Pt/g-Al2O3/堇宵石（Cordierite:镁铝硅酸盐）；Pd,
12、Pt: CO、HC 氧化；Rh: NOx 还原；助剂：CeO2：储氧功能BaO:提高g-Al2O3热稳定性12. TPD :程序升温脱附，就是把预先吸附了某种气体分子的催化剂，在程序加热升温下，通过稳定流速的气体（通常用惰性气体，如 He气），使吸附在催化 剂表面上的分子在一定温度下脱附出来，随着温度升高而脱附速度增大，经过一个最高值后而脱附完毕。对脱附出来的气体，可以用热导检测器检测出浓度随温 度变化的关系，达到TPD曲线。脱附出来的碱性气体用酸吸收，通过滴定的办 法可以求得消耗的酸量，从而得到催化剂的总酸量。工作压力：10-3Pa,可以排除水分和空气的十扰，较准 确的初始覆盖度，一般采用
13、MS作检测器。TPD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。 十扰因素：传质（扩散）和再吸附的影响。6个参数：1、载气流速（或抽气速率）2、反应气体/载气的比例（TPR）3、升温速率4、催化剂颗粒大小5、吸附（反应）管体积和几何形状6、催化剂体积/质量”比H2-O2滴定：H2吸附饱和后用O2滴定或O2吸附饱和后用H2滴定化学计量（stoichiometry组成化合物的原子比与化学式表示相同，如K2O, K:O原子比=2:1非化学计量（nonstoichiometry）:原子比与
14、化学式不同，如 ZnO, Zn:O > 113. 催化剂定义：定义：凡能加速化学反应趋向平衡,而在反应前后其化学组成和数量不发生变化 的物质。（靠化学作用力参加一个或几个热力学所允许的化学反应的中间过程， 改变反应历程，使其沿着活化能较小的途径进行反应，显著提高反应速度，而该物质在反应后乂恢复到反应前的化学状态，因而能循环起作用。）14. TON :单位活性中心上转化了的反应物的分子数。TON=转化分子数/催化活性中心数TOF:单位时间内单位活性中心转化了的反应物分子数。TOF=转化分子数/催化活性中心数*反应时间15. 生产能力（capacitiy） -时空收率（time-space
15、yield）单位体积（或单位质量）催化剂在单位时间内所生产的目的产物量-时空产量（收率）16. 三种机械强度： 抗磨强度（运输、运行） 抗冲击强度（装填、气流冲击） 抗化学变化、相变应力：催化剂在使用过程中化学态的变化引起内应力。17. 固体催化剂主催化剂活性组份起催化作用的根本性物质，即催化剂的活性组分，如合成氨催化剂中的Fe。其作用是：化学活性，参与中间反应。共催化剂：和主催化剂同时起作用的组分18. 助催化剂：本身对某一反应无活性，但加入催化剂后（一般小于催化剂总量10%）能使催化剂的活性或选择性或稳定性增加。加助催化剂的目的：助活性组份或助载体19. 固体催化剂的层次结构初级粒子：内部
16、具有紧密结构的原始粒子；次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-造成固体催化剂的细孔； 催化剂颗粒：次级粒子聚集而成-造成固体催化剂的粗孔；调节初级粒子和次级粒子以控制固体催化剂的孔径和比表面和组份分布。20. 均相催化：反应物和催化剂处于同一相，非均相催化：反应物和催化剂不处于同一相，它们之间存在相界面，反应在相 界面上进行。21. 催化过程按反应机理进行分类酸碱催化：催化剂与反应物分子问因电子对的接受而配位或发生强烈的极化，从而形成活性物种。氧化还原型机理：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。络合催化：反应物分子与催化剂问配位作用而使反应物分子活化。22通过加入少量
17、第三种物质，使分处在不同相且反应很慢的两反应物反应速率 加快，这种物质即是相转移催化剂。23. 均匀吸附：表面原子与反应物分子形成相同的吸附键非均匀吸附：表面原子的能量不同，表面原子与反应物分子形成不同的吸附键。24. 解离化学吸附：吸附前先解离，成为有自由价的基团，能成键吸附25. 不解离吸附：具有兀电子或未共享电子对的分子，通过 兀电子分子轨道再杂化产生自由价。26. 化学吸附态：分子或原子在固体催化剂表面化学吸附后的化学状态、电子结 构、几何构型。有效吸附态：能进行化学反应的吸附态，对应的吸附中心为催化活性中心。27. 多位催化理论巴兰金几何对应原理：催化剂晶体空间结构与反应物分子反应变
18、化的部分其结构呈几 何对应关系。活性集团理论一一柯巴捷夫活性集团理论：活性中心是催化剂表面上非晶相中几个原子组成的集团。28. 吸附嫡 S吸附分子从自由态t吸附态的嫡变。S与吸附分子的结构及活化络合物结构 有关，利用 S值可以判断定位吸附（嫡变较大）、非定位吸附（嫡变小）。29. 再生是通过适当方法对失活催化剂进行处理恢复活性的过程，要根据催化剂 失活的原因来选择再生的方法。30. 半熔（烧结）：固体在达到熔化温度之前，小晶粒由于热运动而集结为大晶粒 的过程。积炭：由于副反应发生，在催化剂表面形成焦碳覆盖活性中心，使催化剂活性减退。31. 配位络合催化定义：以过渡金届的原子或离子作为活性中心，
19、反应物分子与 中心金届配位络合、活化及在配位界内相互作用生成产物。32. 晶体场理论：中央离子与周围配体只是通过静电作用而形成络合物，中央离子在配体的作用下，发生五个简并（等同）d轨道的能级分裂，在d层未充满电 子的情况下，这样的能级分裂给络合物带来额外的稳定化能（总能下降），造成中央离子与配体的附加成键效应。33. 价键理论：中心原子（或离子）有空的价电子轨道，配体具有孤对电子。34. 溢流（spillover）：被吸附的活性物种从一个相转移至不能直接生成活性物种 的另一相，使另一相活化而参与反应。35. 结构敏感反应（structure sensitive reaction）:反应速率对金
20、届表面细微结构变 化敏感的反应。催化剂表面纹理结构、载体性质影响反应。结构非敏感反应：反应速率不受催化剂结构影响。36.酸强度：给出质子或接受电子的能力37.固体酸：能给出质子or接受电子的固体B酸：给出质子；L酸：接受质子38. 分子筛：人工合成的结晶型硅铝酸盐。39. 催化剂失活或衰变：在催化剂使用过程中反应活性（转化率）随运转时间而 下降的现象。40. 中蠹：催化剂所接触的流体中的少量杂质吸附在催化剂的活性位上，使催化 剂的活性（选择性）显著下降甚至消失，称之为中蠹。41. 选择性中蠹：利用蠹物分子对某些活性部位的选择性吸附来抑制或中蠹不希 望的催化活性，提高催化选择性。42. 沸石：自
21、然界存在的结晶型硅铝酸盐（由于晶体中含有大量结晶水，加热汽 化，产生类似沸腾的现象，故称为沸石）。43. 催化裂化：是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、 汽油和柴油等过程。44. 加氢裂化：在较高的压力和温度下，氢气经催化剂作用使重质油发生加氢、 裂化和异构化反应，转化为轻质油（汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯轻 的原料）的加工过程。45. 催化重整：是在催化剂作用下从石油轻僻分生产高辛烷值汽油组分或芳香轻 的工艺过程。46. 加氢精制：是指在催化剂和氢气存在下，石油僻分中含硫、氮、氧的非轻组 分发生脱除硫、氮、氧的反应，含金届有机化合物发生氢解反应，同时，烯轻发 生加氢饱和反应。