工业催化知识点

1.什么是催化作用？

催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。

2.催化作用的四个基本特征

(1)催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。 (2)催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。 (3)催化剂对反应具有选择性。 (4)催化剂的寿命。

3.催化剂有三种重要的催化指标：活性、选择性和稳定性。 4.催化剂的组成

活性组分、载体、助催化剂。 5.什么是负载型催化剂

将活性组分、助催化剂组分负载于载体上所制得的催化剂，称为负载型催化剂。 6.载体的种类

载体的种类很多，可以是天然的，也可以是人工合成的。可将载体划分为低比表面积和高比表面积两大类。

7.助催化剂按作用机理的不同一般区分为结构型和电子型两类。 8.载体的功能

载体的功能主要有：

（1）提供有效的表面和适宜的孔结构

（2）增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状 （3）改进催化剂的传导性 （4）减少活性组分的含量 （5）提供附加的活性中心

（6）活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用

9.一种良好的工业实用催化剂，应该具有三方面的基本要求：即 活性、选择性和稳定性或者说寿命。 10.活性的表达

(1)给定温度下完成原料的转化率;(2)温度(3)空速(4)时空收率

11.工业催化剂的稳定性，包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性三方面。

12.均相催化是指催化剂与反应介质不可区分，与介质中的其他组分形成均匀物相的催化反应体系。均相催化常用于液相反应。 13.多相催化的反应步骤

(1)反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散； (2)反应物分子在催化剂表面上吸附；

(3)吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子作用进行化学反应； (4)反应产物自催化剂内表面脱附；

(5)反应产物离开催化剂表面向催化剂周围的介质扩散。

上述步骤中的第(1)和(5)为反应物、产物的扩散过程。从气流层经过滞流层向催化剂颗粒表面的扩散或其反方向的扩散，称为外扩散。从颗粒外表面向内孔道的扩散或其反向扩散，称为内扩散。这两个步骤均属于传质过程，与催化剂的宏观结构和流体流型有关。第②步为反应分子的化学吸附，第③步为吸附分子的表面反应或转化，第④步为产物分子的脱附或解吸。②~④三步属于表面进行的化学过程，与催化剂的表面结构、性质和反应条件有关，也称作化学动力学过程。多相催化反应过程，包括上述的物理过程和化学过程两部分。

14.化学吸附分两步进行，即物理吸附和化学吸附。 15.脱附是吸附的逆过程，遵循与吸附相同的规律。 16.当吸附与脱附速度相等时，固体表面上吸附的气体量维持不变，这种状态即为吸附平衡。 17.常用的等温方程:Langmuir等温方程和BET吸附等温方程。

18.解离吸附分子在表而上的覆盖度与分压的平方根成正比，这一结论可用来断定粒子是否发生了解离吸附。

19.半导体氧化物分n型半导体和P型半导体。 20.氧化物分半导体氧化物和绝缘体氧化物。 21．固体酸碱定义（三种） S.A Arrhenius(阿累尼乌斯)酸碱

(1)能在水溶液中给予出质子(H+)的物质称为酸。 (2)能在水溶液中给出羟基离子(OH-)的物质为碱称。 J.N.Bronsted对酸碱定义（B酸碱） (1)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 G.N.Lewis定义（L酸碱）

(1)所谓酸，乃是电子对的受体。如BF3 (2)所谓碱，则是电子对的供体。如NH3

22.酸型（L，B）鉴定：吡啶吸附后红外光谱会出现特征峰。 23.固体酸的强度和酸量

酸强度是指给出质子的能力（B酸强度）或接受电子对的能力（L酸强度）

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示。（mmol/g，mmol/m2） 24.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的能力，或给出电子对的能力。 碱量：碱中心的浓度

25.固体酸的强度超过100%硫酸的酸强度则称为超强酸。 26.分子筛常用的有A型、X型、Y型、M型和ZSM型等 27.分子筛表示：Mp/n[(AlO2)p (SiO2)q]·yH2O 式中p为铝氧四面体的数目，q为硅氧四面体的数目。

28.各种沸石分子筛的区别

化学组成上最主要的差别则是硅铝比不同。 29.择形作用

沸石分子筛规正均匀的孔口和孔道使得催化反应可以处于一种择形的条件下进行。这就是所谓的择形催化。

包括反应物的择形催化、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。

30.金属催化剂分类

块状金属催化剂 如电解银、熔铁、铂网等催化剂； 分散或负载型金属催化剂 如Ni/Al2O3加氢催化剂；

合金催化剂是指活性组分是二种或两种以上金属原子组成，如Ni-Cu合金加氢催化剂．LaNi5加氢催化剂等。

金属互化物催化剂如LaNi5催化剂。

金属簇状物催化剂如多核Fe3(CO)12催化剂。

31.研究金属化学键的理论方法有三种：能带理论，价键理论，配位场理论。 32.金属的分散度

金属在载体上细微的程度用分散度D表示，定义为：

33.分子筛的结构构型

硅氧四面体和铝氧四面体，环是分子筛第二个结构层次，笼是分子筛的第三个结构层次。 34．随着炼油工业的发展，加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)等过程都寄希望于硫化物催化剂。（主要用于煤和石油资源的加氢脱硫（HDS）、加氢脱氮（HDN）和加氢脱金属过程（HDM）。）

35.很多具有尖晶石结构的金属氧化物，常用作氧化和脱氢过程的催化剂。钙钛矿型催化 36.催化剂的升温与还原实际上是其制备过程的继续，是投入使用前的最后一道工序，也是催化剂形成活性结构的过程。

37.催化剂的活性随时间变化的规律大体上可分为三个阶段： 成熟期，在这段时间内恬性随时间的延长而增加或降低；

稳定期，活性一般保持稳定不变，这是催化剂充分发挥作用的时期；

衰老期，催化剂经过一段时间使用后，活性出现明显的下降，直至最后活性消失。 38.催化剂的再生方法有以几种： 蒸气处理 空气处理 还原处理 酸碱处理

39.固体催化剂常用制备方法 沉淀法浸渍法 机械混合法 离子交换法 熔融法等

40.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）转变为难溶化合物。经过分离、洗涤、干燥和焙烧成型或还原等步骤制成催化剂。 41.沉淀物的形成包括两个过程：一是晶核的生成，二是晶核的长大。 42.如果晶核生成的速率远远超过晶核长大的速率，这样就会得到非晶型沉淀，甚至是胶体。 43.沉淀剂选择

（1）生产中采用的沉淀剂是NH4OH和(NH4)2CO3。

（2）形成的沉淀物必须有利于过滤和洗涤，应尽量选用形成晶型沉淀的盐类沉淀剂。 （3）沉淀剂的溶解度要大。 （4）形成的沉淀物溶解度要小。

（5）沉淀剂必须无毒不会造成环境污染 44.沉淀法的影响因素

浓度的影响，温度的影响，溶液pH值影响，加料顺序影响。 45.沉淀法包括：

（1）均匀沉淀法（2）共沉淀法 46.沉淀法常用碱性物质作沉淀剂

47.加料顺序可分为“顺加法”、“逆加法”和“并加法”

48.均匀沉淀法是首先使沉淀的溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个均匀的体系，然后调节温度、逐渐提高pH值或在体系中逐渐生成沉淀剂等方式，创造形成沉淀的条件，使沉淀作用缓慢地进行。

49.将含有两种以上金属离子的混合溶液与一种沉淀剂作用，同时形成含有几种金属组分沉淀物，称为共沉淀法。

采用不同的加料方式，一为顺加法，二为逆加法，三为并加法。 50.焙烧有三个作用。

第一个作用是通过物流的热分解除去化学结合水和挥发性物质（如CO2、NO2、NH3等），使其转化成所需的化学成分和化学形态。 第二个作用是借助固态反应、互溶和再结晶获得一定的晶型、微晶粒度、孔径和比表面积等。 第三个作用是使微晶适当焙烧，以提高催化剂的机械强度，还可以通过造孔作用使催化剂获得较大孔隙率。 51.

52.用沉淀法制备水和氧化铝原料的种类Al2(SO4)3和Na2CO3溶液 53.老化:可加速凝胶向晶体转化。 54.载体的选择

载体的选择要从物理因素和化学因素倆方面考虑。从物理因素考虑首先是颗粒的大小，比表面积和孔结构。从化学因素考虑，根据载体性质的不同区分为以下三种情况,1.惰性载体2.载体与活性组分具有相互作用3.载体具有催化作用

55.浸渍液的配制最常用的是硝酸盐、铵盐、有机酸盐（乙酸盐、乳酸盐等）。

56.混合法又分为干法和湿法两种。干混法操作步骤最为简单，只要把制备催化剂的活性组分、助催化剂、载体或黏结剂、润滑剂、造孔剂等放人混合器内进行机械混合.湿混法的制备工艺要复杂一些，活性组分往往以沉淀得到的盐类或氢氧化物形式，与干的助催化剂或载体、黏结剂进行湿式碾合. 57.催化剂制备技术的新进展 (1)微乳液技术 (2)溶胶-凝胶技术 (3)超临界技术 (4)膜技术

58.在活性顺序的粗略筛选试验中，最常采用在给定的反应温度下原料达到的转化率 59.

60.连续反应器

（1）活塞流反应器 （2）再循环反应器 （3）返混式反应器 （4）滴流床反应器 （5）流化床反应器 61.流化床反应器 气速急速增大，床层继续膨胀，颗粒不断流化。分为散式流化（流体是液体，△P波动不大）和聚式流化（流体是气体，出现气泡，△P波动较大）。 62.消除内、外扩散控制

随气流速度变化的转化率不受装填量的影响。（外扩散） 催化剂的活性或生产能力不受粒径的影响。（内扩散）

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