催化原理总结

第一章

1.催化反应的三个特征 2.催化反应三种分类 催化剂两种分类

3.固体催化剂四种组成

助催化剂四种结构和载体的五种作用 催化剂的微观结构

4.催化反应性能的三个标准 5.多相催化反应的七个步骤 第二章

物理吸附和化学吸附的区别 物理吸附和化学吸附位能曲线 解离吸附和谛合吸附的概念

化学吸附态（H2,O2,CO,烯烃，炔烃） 吸附等温线（五种）

Langmuir吸附等温方程推导（单分子，多分子） BET方程推导催化剂比表面 测定比表面的方法（N2吸附）

催化剂密度（真密度，假密度，比孔容，孔隙率， 平均孔半径，孔径分布） 扩散（Kundsen扩散） 第三章

3.1酸碱催化剂的应用和分类（了解） 3.2酸碱定义及酸碱中心的形成 L酸和B酸定义；

单元氧化物L酸吸水转化为B酸

Tababe二元氧化物酸中心形成机理（Ti6Si4) 3.3固体酸性质及其测定

H0的定义（H0=pKa+log(CB/CBH+） TPD法和IR法测定酸中心 固体超强酸（H0<-10.6)

3.4 酸碱催化作用及其催化机理 特殊酸碱催化（反应的速控步） Bronsted规则ka=GaKaα 碳正离子的形成和反应规律 酸中心类型与活性选择性的关系 3.5 沸石分子筛

四个结构；四个类型分子筛

沸石分子筛酸中心形成的四种机理 沸石分子筛的择型催化作用及影响因素 催化裂化与热裂化的区别 第四章

4.1 金属催化剂的应用及特性（具有d带电子的元素） 4.2 金属催化剂的化学吸附

以d电子解释金属催化剂的吸附热

（未结合d电子数越大，吸附热大，强吸附Fe； 未结合d电子数少，吸附热小，弱吸附Pt）

2.电子逸出功，电离势概念；两者与化学吸附的关系 3.化学吸附和催化活性的关系 (中等强度的吸附）88页图4-2

4.3金属催化剂电子因素与催化作用的关系 能带理论(金属原子紧密堆积，原子轨道重叠， 分立的电子能级扩展为能带） d带空穴（可以由磁距测得）

d带空穴需要适应反应电子数目的转移 价键理论;金属原子的共价键由杂化轨道构成

d%：d轨道占有杂化轨道的比例 ( Ni,30òSP3;70%,d3SP2) d%越大，d带空穴越少；

d%增大，吸附热变小，吸附强度变低。 4.4金属催化剂晶体结构与催化作用的关系 晶格，晶格参数和晶面的概念 晶体对催化作用的影响

几何角度：吸附位，键长和键角 能量角度：q=s/2

晶格缺陷引起催化活性变化（了解） 4.5负载型催化剂

分散度的概念；分散度与晶粒大小的关系

结构敏感反应（C-C,C-O)结构非敏感反应（C-H) 金属与载体的相互作用（实验证明的思路） 溢流现象及其应用 4.6合金催化剂

几何效应和电子效应对催化反应活性的影响。 (Ni-Cu和Pd-Au)

4.7金属催化剂催化作用的典型剖析

合成氨催化剂的助剂(Al2O3,K2O,CaO等） Ag为乙烯环氧化反应催化剂的机理 催化重整反应对双功能催化剂的要求 第五章

1.过渡金属氧化物催化剂的结构类型,应用及其特点 2.导体、半导体、绝缘体的能带结构和类型 3.半导体、n型半导体、P型半导体形成

4.杂质对半导体催化剂费米能级Ef、逸出功、和电导率的影响 5.杂质对半导体催化剂的影响

6.半导体催化剂化学吸附与催化作用 A）受电子气体吸附 n型半导体上吸附

p型半导体上吸附

B)对于施电子气体吸附(P129表) 7.化学吸附状态的三种类型： 弱键吸附

受主键吸附（强n键吸附） 施主键吸附（强p键吸附） 8.氧化物催化剂的半导体机理

9.过渡金属氧化物催化剂的氧化—还原机理 金属—氧键强度对催化反应的影响 金属氧化物催化剂氧化还原机理 10.过渡金属氧化物中晶体场的影响 d轨道的电子状态影响催化活性 11.过渡金属氧化物晶体场稳定化能 d轨道的能级分裂

晶体场的稳定化能（CFSE）

12.晶体场稳定化能对催化作用的影响 第六章络合催化剂及其催化作用

成键作用（价键，晶体场，分子轨道） Π键和σ键的形成 几种常见配体

金属中心的加成反应（+2和+1） 取代效应和对位效应 插入，重排和转移反应

反应物的活化（烯烃，CO,H2) 络合催化的机理

实例（wacker法乙烯氧化制备乙醛、 Z-N催化剂烯烃聚合； 定向聚合；

羰基钴羰基合成、

Wilkinson催化剂加氢反应）

第六章半导体对催化性能的影响小结

(1)N型有利于加氢还原，P型有利于氧化。

(2)费米能级的高低可以调节催化剂的选择性，如丙烯氧化制丙烯醛时，通过引入Cl-来改变催化剂的选择性。

(3)与金属电子构型的关系。d0、d10金属离子吸附时，d0无电子反馈，d10吸附较弱。表面物种较为活泼，不会发生深度氧化。

(4) 对于C-C键断裂的催化过程，反应的关键是氧的活化，表面物种为亲电子的O2-和O-。对于无C-C断裂的主要采用O2-晶格氧。 费米能级EF是半导体中价电子的平均位能。 逸出功是克服电子平均位能的能量。 本征半导体中，EF在满带和导带之间； N型半导体中，EF在施主能级和导带之间； P型半导体中，EF在受主能级和满带之间。 逸出功：n型<本征

Ef不等于施主和受主能级

一、杂质对半导体催化剂的影响 1)、对n型半导体

A）加入施主型杂质，EF↗Φ↘导电率↗ B）加入受主杂质， EF ↘Φ↗导电率↘ 2)、对p型半导体

A）加入施主型杂质EF↗Φ↘导电率↘ B）加入受主型杂质EF ↘Φ↗导电率↗ 二、氧化物催化剂的半导体机理

Ef越高，自由电子浓度增加，受主型反应催化活性提高。 同晶取代，降低了Ef; 活性降低

Na>1%,杂质取代，作为施电子体

半导体催化剂制备过程中，应添加原子半径大的离子，作为施电子体。 三、n型半导体生成条件

A）化合物中含有过量的金属原子或低价离子 B）氧缺位

C）高价离子取代晶格中的正离子 D）引入电负性小的原子。(掺杂) 四、P型半导体生成条件

A）非化学计量比氧化物中出现正离子缺位。 B）用低价正电离子取代晶格中正离子。

C）向晶格掺入电负性大的间隙原子(电负性较大原子的掺杂)。

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