整理工业催化的复习思考题.docx

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1、精品文档第一、二章复习思考题1催化剂在人类社会的作用主要表现在哪些方面？1更新原料路线,采用更廉价的原料；2革新工艺流程,促进工艺过程开发；3缓和工艺操作条件,到达节能的目的；4开发新产品,提升产品的效率,改善产品质量；5消除环境污染或开发从原料到产品的整个化工过程.2什么是催化剂、催化作用及催化反响的补偿效应催化剂是如何定义的？催化剂是一类能够改变化学反响的速度,不改变热力学平衡,并不被明显消耗的物质.催化 作用：是一种化学作用,是靠用量极少而本身不被明显消耗的一种叫催化剂的外加物质来加 速或减慢化学反响速度的现象.补偿效应：在用不同方法制备的催化剂上,研究一个给定的催化反响时,用 Arrh

2、enius方程表示反响速率常数时,不同催化剂的指前因子A和活化能E是以彼此补偿的方式变化的,导致不同的催化剂在相同的温度和压力下的反响速率常数或反 应速率为恒值.3催化作用的四个根本特征是什么？催化剂只能加速热力学上可以进行的反响,而不能加速热力学上无法进行的反响；催化剂只能加速反响趋于平衡,而不能改变平衡的位置平衡常数,且催化剂可同时加速正逆反响； 催化剂对反响具有选择性,当反响有一个以上生成多种产物的方向时,催化剂仅加速其中的一种. 催化剂由正常运转到更换所延续时间寿命 .4工业催化剂的组分： 活性组分、载体、助催化剂.1活性组分是催化剂的主要成分,它是催化剂设计的第一步,没有它,催化反响

3、几乎不发 生.其类别主要有三：即导体、半导体和绝缘体.2载体是催化活性的分散剂、粘合剂或支撑体,是负载活性组分的骨架. 载体的功能： 提供有效的外表和适宜的孔结构维持活性组分高度分散是载体最重要的功能之一； 增强催化剂的机械强度是指抗磨损、抗冲击、抗重力、抗压、和适应温度、相变的水平,使催化剂具有一定的形状； 改善催化剂的传导性； 减少活性组分的含量； 载体提供附加的活性中央； 活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用；3助催化剂：催化剂中参加的另一种或者多种物质,本身不具活性或活性很小的物质,但能改变催化剂的局部性质如催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、 外表构造、孔结构

4、、分散状态、机械强度等从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善.其作用是：帮助载体,限制载体的稳定性,限制不希望有的活性,帮助活性组分,可能是结构的或电子的,助抗中毒.助催化剂的分类：结构型和电子型 结构型助催化剂的作用一一提升活性组分的分散性和热稳定性与活性组分生成高熔点的化合物或固熔体而到达热稳定 电子型助催化剂的作用一一改变主催化剂的电子结构,促进催化活性及选择性： 促进载体功能5催化剂在工业上的作用功能或者效果有哪些？1由过去常常使用的一种原料,可以改变为多种原料.2使得原来难以在工业上实现的过程得以实现.3原来无法生产的过程,可以实现生产. 精品文档精品文档4原来需要多步完

5、成的,变为一步完成.5由原来产品质量低,能耗大,变为生产本钱低,质量高.如催化裂化.6由原来转化率低,副产物多,污染严重,变为转化率高,产物单一,污染减少.6催化剂按反响体系的分类有哪些,有什么特点.1按催化反响体系物象的均一性分类：1均相催化2多相催化3酶催化.2按催化剂的作用机理分类：1氧化复原2酸碱催化3配位催化.3按催化反响类别分类：按均一性分类的各种催化的特点：1均相催化一一反响机理易于研究,但工业化难,催化剂的回收也难.2多相催化一一 催化剂与反响物有相界隔开,易于工业化,但难于确定反响机理.3酶催化一一兼有均相催化和多相催化的特点,活性和选择性都很高.7载体具有哪些功能和作用？

6、分散作用,增大外表积,分散活性组分；稳定化作用,预防活性组分熔化或者再结晶；支撑作用,使催化剂具备一定机械强度,不易破损；传热和稀释作用,能及时移走热量, 提升热稳定性；助催化作用,某些载体能对活性组分发生诱导作用,协助活性组分发生催 化作用.8代表催化剂性能的重要指标是什么？催化剂的反响性能是评价催化剂好坏的主要指标,主要包括催化剂的活性、选择性和稳定性. 催化剂的活性：指催化剂能加快化学反响的反响速度的程度催化剂的选择性：使反响向生成某一特定产物的方向进行.催化剂的稳定性：是指在使用条件下,催化剂具有稳定活性的周期9多相催化反响的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？反响物分子从气流中向

7、催化剂外表和孔内扩散.反响物分子在催化剂内外表上吸附.吸附的反响物分子在催化剂外表上相互作用或与气相分子作用进行化学反响.反响产物自 催化剂内外表脱附.反响产物在孔内扩散到反响气流中去扩散为物理过程；为化学过程10吸附是如何定义的？吸附是指气体在固体外表富集的现象.11物理吸附与化学吸附的特点？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？物理吸附是借助分子间力,吸附力弱,吸附热小820kJ/mol,接近于气体的液化热,且是可逆的,无选择性,分子量越大越容易发生,吸附稳定性不高,吸附与解吸速率都很快, 可单分子层或多分子层吸附,不需要活化能.化学吸附与一般的化学反响相似,是借助于化学键力,遵从化学热力学

8、和化学动力学的传统定律,具有选择性特征,吸附热大40800kJ/mol,吸附很稳定,一般是不可逆的,尤其是饱和烃分子的解离吸附更是如此,吸附是单分子层的,具有饱和性.吸附分为物理吸附和化学吸附.二者不同在于其作用力不同,前者为范德华力,后者为化学 键力12为何说Langmuir吸附为理想吸附？其根本假设是什么？模型假设：吸附外表均匀,各吸附中央能量相同；吸附分子间无相互作用；单分子层 吸附,吸附分子与吸附中央碰撞进行吸附,一个分子只占据一个吸附中央；在一定条件下, 吸附与脱附可建立动态平衡.13催化剂的比外表测定有哪些实验方法？ 低温氮吸附容量法、重量法、色谱法14何为扩散？催化剂颗粒内部存在

9、几种扩散形式？精品文档精品文档扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移,直到均匀分布的现象. 催化剂颗粒内部可分为：微孔扩散、过渡区扩散、构型扩散以及外表扩散 15催化剂好差的评价 价值：重要性顺序：选择性寿命活性 催化剂的活性2催化剂的选择性3催化剂的寿命,可以分为三个局部,成熟期,稳 定期和衰老期.4催化剂的价格5催化剂的稳定性16工业催化剂着重考虑的问题 ：1活性包括选择性2稳定性3流体流动性4机械性质17说明催化剂为什么不能改变平衡反响的平衡位置？对于给定的反响,在条件下,其催化和非催化过程的- 值是相同的,即Kf值是相同的,所以平衡位置没有改变.另一种答案：化学平衡是由热力学决定的

10、,G=-RTInkp,其中kp为反响的平衡常数,G是产物与反响物的标准自由焓之差,是状态函数,只决定于过程的始终态,而与过程无关.A催化剂的存在不影响G值,它只能加速到达平衡所需的时间,而不能移动平衡点.3、4章复习思考题：1、固体酸酸性来源和酸中央的形成是怎样的？ 结构不同,在相同的配位数情况下,以不同的价态的原子取代,产生电荷不平衡而产生的； 同样当价态相同而配位数不同,会使其结构不平衡,产生酸性. 对于金属盐类,当含有少结构量水时,金属离子对H20极化作用,会产生E酸中央.2、固体酸的性质包括哪几方面？1酸中央的类型通常与催化剂作用相关多为 B酸和L酸.2酸中央的浓度酸中央的数目酸中央的

11、浓度又称酸量.是指单位催化剂外表或单位催化剂质量所含酸中央的数目的多少.3酸中央强度酸中央强度又称酸强度.是指给出质子B酸或者接受电子对L酸水平的强弱.3、均相酸碱催化机理是怎样的？均相酸碱催化反响机理一般以离子型机理进行,即酸碱催化剂与反响物作用形成正碳离子或负碳离子中间物种,这些中间物种与另一反响物作用或者本身分解,生成产物并释放出催化剂H+或0H-,构成酸碱催化循环.4、碳离子反响规律是什么？酸碱催化剂对许多烃类分子具有催化活性.酸性催化剂可以提供质子或接受电子对,使烃类 分子转变成带正电荷的正碳离子,循正碳离子反响机理进行催化转化；而碱性催化剂进攻烃 类分子后,往往夺取质子或给烃类分子

12、施放电子对,使反响按负碳离子反响机理进行.5、分子筛催化剂的特点是什么？ 具有较高活性； 具有较高选择性,可择形催化； 具有较灵活的调变性； 具有较好的稳定性.6、试说明金属催化剂的特性？金属催化剂通常是以金属晶体的形式存在,而且具有多种晶体结构,由此也为化学吸附提供 多种吸附中央,同时由于这些中央相互靠近,有利于被吸附物种相互作用而进行反响,这也 是金属催化剂的优点,但同时也是它的缺陷,由于吸附中央的多样性,也就造成竞争反响的 同时发生,降低了金属催化剂的选择性.另外金属催化剂的另一重要特性是对双原子分子, 精品文档精品文档精品文档容易进行解离吸附,从而进行各类反响.7、试说明金属与载体间的

13、相互作用？金属与载体之间的相互作用,实质上是金属与载体之间发生了电子的转移.金属与载体间的相互作用通常为三种类型：一是金属颗粒和载体的接触位置处在界面部位处, 那么分散了的金属可保持阳离子的性质；二是分散了的金属原子熔于氧化物载体的晶格结构中 或与载体形成混合氧化物；三是金属颗粒外表被来自载体氧化物涂释.正是由于金属-载体 的相互作用,结果使得电子流体在二者之间转移,出现电荷的位移.金属与载体之间的相互 作用,使得催化过程发生了变化.a. 改变了气体的吸附性质；b. 改变了催化剂的催化性能；1、固体酸：一般可认为是能够化学吸附碱的固体,也可以理解为能够使碱性指示剂在其上改 变颜色的固体.能够给

14、出质子或接受电子对的固体也称为固体酸.2、 程序升温脱附法TPD法:是将预先吸附了某种吸附质的固体酸吸附剂或催化剂, 在等速升温且通入稳定流速的载气条件下,外表吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来,在吸附柱后用色谱检测器记录碱脱附速率随温度的变化,即得TPD曲线.3、固体碱：能够接收质子或给出电子对的固体称作固体碱.4、 酸强度：是指给出质子的水平B酸强度或接受电子对的水平 L酸强度.5、 不同反响类型下,酸催化剂的酸位的性质和强度不同：大多数的酸催化反响是在B酸位上进行的；各种有机物的乙酰化反响,要用L酸位催化；有些反响,如烷基芳烃的歧化,不仅要求在B酸位上发生,而且要求非常强的B酸HOW

15、-8.2 ;催化反响对固体酸催化剂酸位依赖的关系是复杂的.6、一般涉及 C C断裂的反响,如催化裂化、骨架异构、烷基转移和歧化反响等,要求强酸 中央；而涉及 C- H断裂的反响,如氢转移、水合、环化、烷基化等,那么需要弱酸中央.7、分子筛结构中有均匀的小内孔,当反响物和产物的分子线度与晶内孔径相接近时,催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小,这种选择性称为择形催化选择性.四种不同的形式：反响物的择形催化；产物的择形催化；过渡状态限制的择形催化；分子交通控 制的择形催化.8、 金属化学键的理论方法有三种：能带理论、价键理论和配位场理论.9、 金属Ni的d带中某些能级未被充满,可以看作d带中

16、的空穴,称为“ d带空穴.d带空 穴也不是越多其催化活性就越大,由于过多可能造成吸附太强,不利于催化反响.10、d%与催化活性：d%不仅以电子因素关联金属催化剂的活性,而且还可以限制原子间距 或格子空间的几何因素去关联.11、涉及H- H C H或O- H的断裂或生成的反响,它们对结构的变化、合金化的变化或金 属性质的变化敏感性不大,称为结构非敏感反响.12、涉及C- C N N或C-O的断裂或生成的反响,对结构的变化、合金化的变化或金属性 质的变化敏感性较大,称为结构敏感反响.13、络合催化：是指催化剂在反响过程中对反响物起络合作用,并且使之在配位空间进行催 化的过程.催化剂传统的制造方法：

17、一体化催化剂：沉淀法,Sol-gel法,微乳液法,熔融法, 混合法 负载型催化剂：浸渍法,离子交换法,沉积沉淀法沉淀过程 的三个阶段：过饱和,成核,长大.活性组分的沉积：有四种方法,沉淀法,吸附法,离子交换法,浸渍法. 沉淀法：精品文档分类：分为单组分沉淀法制备非贵金属的单组分催化剂或载体,多组分沉淀法用于制备多组分催化剂,多个组分同时沉淀,均匀沉淀法金属盐溶液与沉淀剂充分混合后,逐渐改变条件得到沉淀物和导晶沉淀法借助晶化导向剂引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀沉淀法的生产流程： 在金属盐溶液中参加沉淀剂,生成难溶金属盐或金属水合氧化物,从溶 液中沉淀出来,再经老化、过滤、洗涤、枯燥、焙烧、成型、活

18、化等工序制得催化剂或催化 剂载体.形成沉淀的条件：1溶液中析出晶核是一个由无到有生成新相的过程,溶质分子必须有足 够的能量克服液固相界面的阻力,碰撞凝聚成晶核；2同时,为了使从溶液中生成的晶核长大成晶体,也必须有一定的浓度差作为扩散推动力.沉淀的后处理过程 ：老化-过滤-洗涤-枯燥-焙烧-成型-活化课堂介绍的制备方法除沉淀法外,还有：熔融法：在高温条件下将催化剂的各组分熔合成为均匀的混合体、合金固熔体或氧化物固熔 体,以制备高活性、高稳定性和高机械强度的催化剂混合法：将几种催化剂组分机械混合在一起制备多组分催化剂,混合的目的是促进物料间的 均匀分布,提升分散度浸渍法：把载体浸渍浸泡在含有活性组

19、分和助催化剂的化合物溶液中,经过一段时 间后除去剩余的液体,再经枯燥、焙烧和活化复原或硫化后即得催化剂广泛用于制备 负载型催化剂,尤其负载型金属催化剂 .浸渍法载体的选择：对载体的一般要求是：机械强度高,载体为惰性,与浸渍液不发生化学 反响,适宜的颗粒形状与尺寸,适宜的外表积、孔结构等,足够的吸水性,耐热性好,不含 催化剂毒物和导致副反响发生的物质,原料易得,制备简单,无污染.浸渍法载体的预处理：酸化,钝化,焙烧,扩孔浸渍法分类：1过量浸渍法：将载体浸渍在过量溶液中,溶液体积大于载体可吸附的液体 体积,一段时间后除去过剩的液体,枯燥、焙烧、活化.2 等体积浸渍法：预先测定载体吸入溶液的水平,然

20、后参加正好使载体完全浸渍所需的溶液量实际采用喷雾法一把配好的溶液喷洒在不断翻动的载体上,到达浸渍的目的.3屡次浸渍法：将浸渍、枯燥和焙烧反复进行屡次.4 浸渍沉淀法：使载体先浸渍在含有活性组分的溶液中一段时间后,再参加 沉淀剂进行沉淀.5蒸气浸渍法：借助浸渍化合物的挥发性,以蒸气相的形式将其负载于 载体上.浸渍法的影响因素：浸渍时间,浸渍浓度低浓度浸渍溶液和较长浸渍时间有利于活性组分 在载体孔内均匀分布,沸石：由SiO2, AI2Q和碱金属组成的硅酸盐矿物,常指：Na2O+AIQ+SiO2的复合结晶氧化物复盐.称分子筛的原因：沸石结晶有许多孔道,常被吸附水和结晶水占据,加热失水后那么可用作吸附

21、剂.由于它吸附水平强,可将比其孔径大的物质排斥在外.从而把分子大小 不同的混合物分开,好似筛子一样.故将沸石材料称为“分子筛.溶胶：分散在分散介质中的分散相颗粒粒径为1-100 nm的分散系统溶胶的制备：1 分散法：利用机械设备、气流粉碎、电弧和胶溶等方法将较大颗粒分散成 胶体状态2凝聚法：利用物理或化学方法使溶液中的溶质分子或离子聚集成胶体粒子 胶溶：在新生成的沉淀中,参加适合的电解质HCI、HNO等或置于某一温度下,通过胶溶作用使沉淀重新分散成溶胶溶胶稳定的因素：1外加电解质的影响. 这影响最大,主要影响胶粒的带电情况,使Zeta 电位下降,促使胶粒聚结.2浓度的影响.浓度增加,粒子碰撞时

22、机增多.3温度的影响.温度升高,粒子碰撞时机增多,碰撞强度增加.4胶体体系的相互作用.带不同电荷的胶粒互吸而聚沉.凝胶特征：分散相网状结构与分散介质水均为连续相,凝胶脱水后可得多孔、大比表精品文档面的固体材料Sol-Gel法制备催化剂的过程：将易于水解的金属化合物金属盐、金属醇盐或酯在某种溶剂中与水发生反响,通过水解生成金属氧化物或水合金属氧化物,胶溶得到稳定的溶胶, 再经缩聚或凝结作用而逐步胶凝化,最后经枯燥、焙烧等后处理制得催化剂.溶胶-凝胶法制备催化剂的优点：1 可以制得组成高度均匀、高比外表的催化材料2 制得的催化剂孔径分布较均匀,且可控3 可以制得金属组分高度分散的负载型催化剂,催化

23、活性高凝胶的枯燥：一般枯燥法,超临界流体枯燥法,冻结枯燥法,微波枯燥法,真空枯燥法 成型方法：压片成型,挤条成型,油中成型,喷雾成型,转动成型思考题1. 制备一体化、负载型催化剂的方法有哪些？一体化催化剂：沉淀法,Sol-gel法,微乳液法,熔融法,混合法.负载型催化剂 ：浸渍法,离子交换法,沉积沉淀法.2什么是沸石,它的催化作用特点有哪些？沸石由Si02,AI2O3和碱金属组成的硅酸盐矿物,常指：Na2O+AI2O3+SiO2的复合结晶氧化物复盐.它的催化作用特点有：择形作用,离子交换性,外表酸碱性和静电场效应.3. 沉淀一般分哪几个阶段进行,影响因素有哪些？分三个阶段：过饱和,成核,长大.

24、影响因素有浓度、温度,Ph值,加料方式和搅拌强度.4. 催化剂的成型方法有哪些？压片成型,挤条成型,油中成型,喷雾成型,转动成型5. 沉淀法具体有哪些,限制因素有哪些？具体有：单组份沉淀法,多组分沉淀法,均匀沉淀法和导晶沉淀法.6. 浸渍法具体有哪些,限制因素有哪些？1 过量浸渍法2等体积浸渍法3屡次浸渍法4浸渍沉淀法5蒸气浸渍法.影 响因素：浸渍时间,浸渍浓度.第五章复习思考题1、过渡金属氧化物的电子性质有哪些？ 过渡金属氧化物中的金属阳离子的d电子层容易失去电子或夺取电子,具有较强的氧化还原性能. 过渡金属氧化物具有半导体性质. 过渡金属氧化物中金属离子的内层价轨道与外来轨道可以发生劈裂.

25、 过渡金属氧化物与过渡金属都可作为氧化复原反响催化剂,而前者由于其耐热性、抗毒性 强,而且具有光敏、热敏、杂质敏感性,更有利于催化剂性能调变,因此应用更加广泛.2、过渡金属氧化物的氧化复原机理是怎样的？过渡金属氧化物催化剂在催化氧化反响过程当中,特别是对烃类氧化反响中,反响产物中的 氧往往不是直接来自气相中的氧,而是来自金属氧化物中的晶格氧,气相中的氧只是用来补 充催化剂在反响中消耗的晶格氧.其氧化复原过程为：图P1354、工业催化剂的设计开发包括哪些过程？1探索阶段、2模拟放大阶段、3 工业生产阶段6、原料的选择原那么是什么？ 原料：1符合产品的性能要求；2所含的杂质容易去除,或限定在某个范

26、围；3容易获得,价格廉价,易于加工；4对环境不存在污染或经处理能除去污染.精品文档7、沉淀法和凝胶法有什么特点与不同？特点：凝胶法与沉淀法的优点为：有利于杂质的去除；可获得活性组分分散度较高的产品； 制备多组分催化剂时,有利于组分间的紧密结合,形成适宜的活性构造；活性组分于载体的结合较紧密,不易流失.缺点：沉淀过程机理复杂,不易掌握；制备多组分催化剂时,均匀度不易保证； 制造工艺流程较长,而且复杂,生产费用大.区别：凝胶法于沉淀法相比拟,它能制备较为均匀的多组分催化剂,但凝胶法的设备更加庞大,费用更高.8、浸渍法有何特点？ 它可以采用已经成型的外形与大小的载体,无需再进行以后的催化剂成型操作；

27、 浸渍法能够将一种或几种活性组分负载在载体上,活性组分都分布在载体外表上,活性组 分利用率较高,用量少,这对于贵重金属意义重大； 载体的结构根本决定了所制备的催化剂的孔结构与比外表大小.那么可选择具有适宜的结构 和比外表的载体,以提供适合催化剂所需的各种机械与物理性能.9、催化剂失活的原因有哪些？1相组成的变化、2烧结、3流失、4中毒、5积炭结焦催化剂失活：在恒定反响条件下,进行的催化反响的活性和选择性,随着运行的时间而下降的现象,称为催化剂的失活.催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程,通常将失活过程划分为三种类型：1化剂积炭等堵塞失活,属于物理的；2催化剂中毒失活,属于化学的；3催化的热失

28、活和燃烧失活；属于热学的.积炭失活结焦：1. 定义：催化剂在使用过程中,因外表逐渐形成的炭的沉积物从而使催化剂活性下降的过程. 对烃类反响,e.g 催化裂化,加氢裂化,烷基化等反响中,催化剂外表的积炭是不可预防的 现象.随着积炭量的增加,催化剂的比外表,孔容,外表酸度,及活性中央数等皆会相应下 降.积炭到达一定程度,将导致催化剂的失活.积炭越快,催化剂的使用周期就越短.2. 催化剂积炭的形成机理：酸部位：CnfCHy酸结焦脱氢部位：CnHm-yC,脱氢结焦 金属和氧化物都可以提供脱氢部位离解部位：2CO +CO或者C +Q,离解结焦3. 虽然积炭仅是对催化剂活性外表一种简单的物理覆盖,并不破坏

29、活性外表的结构,但它引 起活性下降的机理却复杂,积炭沉积物量并不到达充满整个孔隙,只要催化剂孔隙内部与积 炭造成催化剂的孔口直径变小,就会致使催化剂孔内外表利用率显著降低,从而引起催化剂 活性的大幅度下降.4. 不同孔径的催化剂积炭失活模式 ：小孔易堵塞,大孔孔内失活.5. 影响催化剂积炭的因素：主要有原料情况,反响条件和催化剂性能三大因素.1原料情况：原料油中残炭含量高即沥青质和多环芳烃量高或含有酸性杂质,均会增加积炭量.原料不纯,也会使积炭量增加,在多相反响中,用适宜气体载气可降低积炭,可 缩短反响物与催化剂的接触时间.2反响条件：原料气组成,反响温度,压力,空速均会影响,最主要的是温度,

30、温度上升, 积炭量上升.3催化剂性能：在多相催化反响中催化剂的宏观结构如孔径大小,结构及其分布情况,孔 隙率,比外表等,催化剂的晶粒大小及外表酸碱性,皆会影响积炭形成的速率等.催化剂所接触的流体中的少量杂质能吸附在催化剂的活性位上,使催化剂的活性下降乃至消失,这称之为 中毒.起作用的杂质被称为 毒物.金属催化剂的中毒可以分为三类：1含非金属元素及其化合物的毒物,这些毒物是具有孤对电子,如周期表中, VA,W A, vn族元素及其化合物.但这些化合物假设进一步反响,变成 不再含孤对电子时,那么不再是毒物.此类毒物的原因是毒物中的孤对电子会向催化剂金属中 的d轨道填充.再生方法,选择适当的氧化剂将

31、毒物氧化,即可恢复活性.2含不饱和键的化合物毒物,引起失活原因：易将其不饱和键翻开,提供电子对与V川族金属催化剂的d轨道结合成键,使催化剂中毒.再生方法：此类毒物可采用加氢法,使其不饱和键变成饱和键而失去活性.3金属元素及其化合物毒物,重金属Hg, Pb, Bi , Zn , Cd , Cu等电子构型d5-d10都是Pt和Pd的毒物.其毒性与他们的d电子轨道被电子对充满有关,即毒物所具有的d电子填充到Pt, Pd催化剂的d轨道.空穴中形成强化学键,从而使催化剂的d轨道不能发挥作用,属永久性中毒,活性不可恢复.催化剂毒物的毒化作用：1毒物的浓度效应：能够引起催化剂中毒的毒物含量,存在一个浓度界限

32、.不同催化剂化 学反响及反响条件不同,浓度界限不同.典型的毒物浓度效应曲线如下：4 = 51 二C .rc 毒物浓度为C是的催化活性,ro没有毒物时的催化活性,a -毒物系数2毒化作用的温度效应：在不同反响温度下,毒物与催化活性物质的作用可能不同3毒物作用的几何效应：毒物毒化效应的大小与其分子量的大小和结构的几何因素有关, 毒化效应随毒物分子量的增加而增加.硫化物碳链增长,毒性也随之增大.对两个终端反响 各有一个硫原子的硫化物,其毒性小于两个终端只有一个硫原子的硫化物.中毒本质：催化剂外表活性中央吸附了毒物,或进一步转化,为较为稳定的外表化合物,钝 化了活性中央,是催化剂不能正常地参与反响物的

33、吸附及发挥原有的作用,因而降低了活性 或选择性,甚至完全丧失了活性.中毒的分类：1 可逆中毒或暂时中毒：毒物在活性中央上吸附或化合,因生产键较弱.采用适当的方法可除去毒物,催化剂恢复活性.2不可逆中毒永久性中毒：毒性与活性组分形成了稳定的化合物,或造成其结构的破坏,难以再生.3选择性中毒：一种催化剂中毒之后,可能失去对某一反响的催化活性,但对别的反响却仍有催化活性,此现象称选择 性中毒.催化剂因烧结引起的失活是工业催化剂,特别是负载型金属催化剂失活的主要原因.高温除 了引起烧结,还会引起其他变化,热失活.催化剂的烧结过程：对负载型催化剂烧结时,首先烧结的是载体的微孔结构,随温度上升和 受热时间

34、增加,催化剂的平均孔径上升,总孔隙率下降,比外表下降.烧结使金属微晶聚集 长大,金属分数度下降,活性金属外表积下降.催化剂烧结不仅影响其活性,还影响其选择性,而且由于烧结不具有可逆性,故由此引起的 催化剂失活是永久性失活,无法再生.催化剂的热失活：1固相间的化学反响,主要指负载的金属组分与载体或助剂之间的反响,2相变和相别离在低温下,催化剂中很多组分皆处于介稳状态,但在催化剂运行温度下, 催化剂由于长时期遭受热的作用,其介稳体系会更加向稳定的状态转变.催化剂发生相变和 相别离的结果是活性和选择性下降,强度下降.3活性组分被包埋,加热到高温时,金属晶粒会局部陷入到氧化物载体中.包埋使其暴露外表下

35、降,活性降低,不易在外表迁移,抑 制晶粒长大.4组分挥发,5颗粒破裂,6结污：指反响器中的各种碎屑在催化剂颗 粒上的沉积.E.g.结垢,绣和其他腐蚀产物.催化剂的再生：指催化剂经使用后活性和选择性下降到一定程度,通过适当的处理使其活性 或选择性,甚至机械强度得到恢复的一种操作过程.它是延长催化剂的使用寿命,降低生产 本钱的一种重要手段.失活催化剂再生的意义：1 经济效益,能大幅度地提升工业催化装置的综合经济效益.尤 其是贵金属作活性组分的催化剂,其本钱高,再生能降低生产本钱.2生产需要,有些工业催化剂假设不进行再生就无法使催化工业实行工业化.即失活催化剂的再生技术本身就已属于生产工艺的一局部.

36、3社会效益及环境效益,减少催化剂的消耗量,提升相关矿产资源的利用率,有利于资源的回收利用和环境保护.影响催化剂烧结的因素：1 温度：一般认为,金属催化剂在Tammann 熔点温度的1/2时就开始明显烧结,故使用温度应不高于此温度.2气氛：一般认为,氧化气氛下,金属烧结的速度高于复原气氛和惰性气氛下的烧结速度.3金属含量：一般金属含量上升,将加快烧结速度.由于金属熔点一般低于载体的4毒物及助剂：毒物在金属外表上的毒化作用,会促进金属晶粒的长大,加剧催化剂的烧结,甚至还会引起催化剂的低温烧结.5 金属-载体相互作用：由于金属和载体的相互作用不同,使同一种金属在不同载体上的热稳定性 不同.1. 什么

37、是催化剂失活,其分类有哪些？在恒定反响条件下,进行的催化反响的活性和选择性,随着运行的时间而下降的现象,称为 催化剂的失活Deactivation 或衰变Decay.催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过 程,通常将失活过程划分为三种类型：1化剂积炭等堵塞失活,属于物理的；2 催化剂中毒失活,属于化学的；3催化的热失活和燃烧失活；属于热学的.2. 什么是催化剂再生,有何意义？催化剂的再生：指催化剂经使用后活性和选择性下降到一定程度,通过适当的处理使其活性 或选择性,甚至机械强度得到恢复的一种操作过程.它是延长催化剂的使用寿命,降低生产 本钱的一种重要手段.失活催化剂再生的意义：1经济效益2生产需

38、要3社会效益及环境效益.第九章1、 工业上使用的固体催化剂的制备方法主要有：沉淀法、侵渍法、机械混合法、离子交换法、熔融法.2、沉淀法：用沉淀剂如碱类物质将可溶性的催化剂组分金属盐类的水溶液转化为难 溶化合物,再经别离、洗涤、枯燥、焙烧、成型等工序制得成品催化剂的过程.沉淀法广泛用于制备高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体.3、晶核生成速率和晶核长大速率的相对大小,直接影响到生成的沉淀物的类型.如果晶核生 成的速率远远超过晶核张大的速率,那么离子很快聚集为大量的晶核.溶液的过饱和度迅速 下降,溶液中没有更多的离子聚集到晶核上,于是晶核迅速聚集成细小的无定形颗粒,这 样就会得到

39、非晶体沉淀,甚至是胶体.晶核生成速率和晶核长大速率之比决定得到什么沉淀.晶体沉淀条件：沉淀应在稀释中进行； 沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢参加；较热溶液中进行；老化.非晶体沉淀条件：较浓溶液中进行；沉淀剂应在搅拌下迅速参加；沉淀后参加较大量热水 稀释,立即过滤.4、 沉淀法的影响因素：浓度的影响；温度的影响；溶液 PH值的影响；加料顺序的影响.1浓度,晶形沉淀应在稀溶液中进行稀溶液中更有利于晶核长大,过饱和度不太大时S= 1.5-2.0 可得到完整结晶,过饱和度较大时,结晶速率很快,易产生错位和晶格缺陷,但也易包藏杂质、晶粒较小,沉淀剂应在搅拌下均匀缓慢参加,以免局部过浓.非晶形沉淀 应在较浓溶液中

40、进行,沉淀剂应在搅拌下迅速参加2温度,晶核生成速率、长大速率存在极大值晶核生成速率最大时的温度比晶核长大速率最大时的温度低得多,低温有利于晶核生成,不利于晶核长大,一般得到细小颗粒,晶形 沉淀应在较热溶液中进行,并且热溶液中沉淀吸附杂质少、沉淀时间短一般70-80 oC 3 pH值,同一物质在不同 pH值下沉淀可能得到不同的晶形,多组分金属盐的共沉淀,pH值的变化会引起先后沉淀,故而为了保证沉淀颗粒的均一性、均匀性,pH值必须保持相对稳定.(4) 加料方式,顺加法：沉淀剂参加到金属盐溶液中,逆加法：金属盐溶液参加到沉淀剂中,并加法：金属盐溶液和沉淀剂按比例同时并流加到沉淀槽中(5) 搅拌强度沉

41、淀时搅拌是必需的.搅拌强度大,液体分布均匀,但沉淀粒子可能被搅拌浆打碎；搅拌强 度小,液体不能混合均匀.对于晶形沉淀：沉淀齐呃在搅拌下均匀缓慢参加,以免局部过浓, 对于非晶形沉淀：沉淀剂应在搅拌下迅速参加5、焙烧三个作用：通过物料的热分解,除去化学结合水和挥发性物质,使其转化成所需的化 学成分和化学形态；借助固态反响、互溶和再结晶获得一定的晶型、微晶粒度、孔径和比 外表积等；使微晶适当烧结,以提升催化剂的机械强度,还可以通过造孔作用使催化剂获 得较大的空隙率.6、侵渍法是将载体侵泡在含有活性组分(主、助催化剂组分)的可溶性化合物溶液中,接触一定的时间后除去过剩的溶液,再经枯燥、焙烧和活化,即可

42、制得催化剂.侵渍法中侵渍液的浓度取决于催化剂中活性组分的含量.假设制备的催化剂要求活性组分含量为 a%(质量分数),所用载体的比孔容为 Vp(mL/g), 以氧化物计算的侵渍液浓度为 c (g/mL),那么1g载体中侵入溶液所负载的氧化物量为 cVp, a=cVp/ (1+cVp)x 100%.7、常在侵渍液中除活性组分外,再参加适量的第二组分,载体在吸附活性组分的同时必吸附 第二组分,新参加的第二组分就称为竞争吸附剂.常用的竞争吸附剂有：盐酸、硝酸、三 氯乙酸、乙酸等.8、并不是所有的催化剂都要求孔内外负载,粒状载体的活性组分在载体上可以形成各种不同 的分布.球形催化剂有均匀、蛋壳、蛋黄和蛋

43、白型四种.9、各种侵渍法：过量溶液侵渍法、等体积溶液侵渍法、屡次侵渍法、蒸气侵渍法.10、混合法是工业上制备多组分固体催化剂时常采用的方法,它是将几种组分用机械混合的 方法制成多组分催化剂.混合的目的是促进物料间的均匀分布,提升分散度.11、微乳液是由两种不互溶液体形成的热力学稳定的、各项同性的、外观透明或半透明的分 散体系,微观上由外表活性剂界面膜所稳定的一种或两种液体的微滴所构成.12、在结构方面,微乳液类似于普通乳状液.根本的区别：普通乳液状液是热力学不稳定体 系,一般需要外界提供能量,如经过搅拌、超声粉碎、胶体膜处理等方能形成,且分散 相质点较大、不均匀,外观不透明,依靠外表活性剂维持

44、动态稳定；而微乳液是热力学 稳定体系,即使没有外界提供能量也能自发形成,且分散相质点很小,外观透明或近乎 透明,即使经高速离心别离后也不发生分层现象或即使分层也是短暂的,在离心力消失 后很快恢复原状.从稳定性方面来看,微乳液更接近胶团溶液；从质点大小来看,微乳 液是胶团和普通乳状液之间的过渡物,因此它更兼有胶团和普通乳状液的性质.13、微乳液方法制备纳米(或超细)粒子的考前须知：确定适合的微乳体系；确定适合的沉 淀条件以获得分散性好、粒度均匀的纳米(超细)微粒；确定适合的后处理条件以保证精品文档精品文档纳米超细粒子聚集体的均匀性.14、乳液体系一般含有四种组分 ：外表活性剂、助外表活性剂、有机

45、溶剂和水.15、 当分散在介质中的分散相颗粒粒径为1 100 nm时,这种溶液称为胶体溶液,简称溶胶. 溶胶制备从方式上分为：分散法与凝聚法.16、凝胶是一种体积庞大、疏松、含有大量介质液体的无定形沉淀.实际上是溶胶通过胶凝 作用,胶体粒子相互凝结或缩聚而形成立体网络结构,从而失去流动性而生成的.17、溶胶一凝胶法制备催化剂过程 ：将易于水解的金属化合物金属盐、金属醇盐或酯在 某种溶剂中与水发生反响,通过水解生成水合金属氧化物或氢氧化物,胶溶得到稳定的 溶胶,再经缩聚凝结作用而逐渐凝胶化,最后经枯燥、焙烧等后处理制得所需材料.优点：可以制得组分高度均匀、高比外表积的催化材料；制得的催化剂孔径分布较均匀, 且可控；可以制得金属组分高度分散的负载型催化剂,催化剂活性高.18、催化剂失活原因：中毒催化剂的活性和选择性可能由于外来物质的存在而下降,这种现象称为催化剂的中毒、积炭是催化剂在使用过程中,逐渐在外表上沉积一层炭质化 合物,减少了可利用的外表积,引起催化活性衰退、烧结、发挥与剥落.19、催化剂再生,工业上常用方法 ：蒸汽处理、空气处理、通入氢气或不含毒物的复原性气 体、用酸或碱溶液处理.精品文档