热催化原理

第一章 催化剂与催化作用基本知识

1．催化剂的定义及催化剂的催化作用包含哪三个方面？ 2．催化反应的分类？ 3．催化剂分类并举例。 4．固体催化剂的组成。 5．载体的作用。

6．催化剂的反应性能及表示方法。

7．催化剂要具备哪些性能才能满足工业生产的要求？ 8．多相催化反应主要包括哪七步？ 9．简单阐述外扩散和内扩散的定义。

10. 催化剂的稳定性的定义及包含哪几个方面。

第二章 催化剂的表面吸附与孔扩散

1．简述吸附现象；吸附及脱附过程的定义。

2．物理吸附及化学吸附的内涵及它们之间的特性区别。 3．化学吸附的类型。 4．解释缔合吸附并举例说明。

5．催化剂的吸附等温线可分为哪几种类型？从曲线的形状可对催化剂的性质获得哪些了解？

6．将经过活化的硅胶（粒度为40目~120目）分别采用氦和汞的置换体积来测定真密度和假密度。实验数据如下：硅胶质量为101.5 g ，氦置换体积为45.1mL，汞置换体积为82.7mL。已知硅胶比表面积为400m2·g-1，试计算：（1）硅胶的真密度和假密度；（2）硅胶的比孔容；（3）硅胶的孔隙率；（4）硅胶的平均孔径。

第三章 酸碱催化剂及其催化作用

1．试述B酸与L酸的本质区别及SHAB原则。

《催化原理》习题（一）

第一章

一、填空题

a) 本世纪初， 合成 NH3 ， HNO3 ， H2SO4催化剂的研制成功为近代无机化学工业的发展奠定了基础。 催化裂化 ， 催化加氢裂化 ， 催化重整催化剂的研制成功促进了石油化工的发展。

b) 随着科学的进步， 所研制的催化剂活性的提高和寿命的延长， 为化工

工艺上降低 反应温度、压力 ， 缩短流程 ， 简化 反应装置 提供了有力的条件。

四. 回答题

1. 简单叙述催化理论的发展过程。

答：从一开始，催化剂的应用就走在其理论的前面。

1925年，Taylor的活性中心学说为现代催化理论的奠定了基础。 在以后的20多年中，以均相反应为基础，形成了中间化合物理论。 50年代，以固体能带模型为弎，又形成了催化电子 理论。

60年以后，以均相配位催化为研究对象，又形成表面分子模型理论。 由此，催化理论逐渐发展起来。

2. 哪几种反应可以在没有催化剂的情况下进行，在此基础上分析催化作用的本质是什么。 答：（1）下列反应可在没有催化剂时迅速进行：

a) 纯粹离子间的反应 b) 与自由基有关的反应

c) 极性大或配们性强的物质间的反应 d) 提供充分能量的高温反应

（2）在含有稳定化合

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

工业催化原理

第四章 金属催化剂及其催化作用

1、金属催化剂的应用及其特性

1）金属催化剂的应用

金属催化剂：指催化剂的活性组分是纯金属或者合金

纯金属催化剂：指活性组分只由一种金属原子组成，这种催化剂可单独使用，也可负载在载体上

合金催化剂：指活性组分由两种或两种以上金属原子组成

2）金属催化剂的特性

常用的金属催化剂的元素是d区元素，即过渡元素（ⅠB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ族元素）

金属催化剂可提供的各种各样的高密度吸附反应中心

2、金属催化剂的化学吸附

1）金属的电子组态与气体吸附能力间的关系

（1）金属催化剂化学吸附能力取决于金属和气体分子的化学性质，结构及吸附条件

（2）具有未结合d电子的金属催化剂容易产生化学吸附

（3）价键理论：不同过渡金属元素的未结合d电子数不同，他们产生化学吸附的能力不同，其催化性能也不同

（4）配位场理论：金属表面原子核体相原子不同，裸露的表面原子与周围配位的原子数比体相中少，表面原子

处于配位价键不饱和状态，他可以利用配位不饱和的杂化轨道与被吸附分子产生化学吸附。

（5）吸附条件对进水催化剂的吸附的影响：

低温有利于物理吸附，高温有利于化学吸附

高压有利于物理吸附，也有利于化学吸附

2）金属催化剂的化学吸附与催化性能的关系

（1）金属催化剂的电子逸出功

第３０卷第４期

２００９年４月

太阳能学报

ＡＣｒＡＥＮＥＲＣ．ＩＡＥＳＯＬＡＲＩＳＳＩＮＩＣＡ

Ｖ０１．３０，Ｎｏ．４Ａｐｔ．，２００９

生物质催化热解制备轻质芳烃研究

王

昶，刘康，李桂菊，贾青竹

（天津科技大学环境科学与工程系，天津３００４５７）

摘要：以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯和萘（町Ⅻ）为目的产物，采用颗粒流化床对松木生物质进行了催化热分解实

验。在冷模试验中讨论了ＣｏＭｏ－Ｂ催化剂加氢催化作用下，静止床高、流化气速、床层压降的相互关系，得到了合适的操作条件范围，为热分解实验提供了必要的基础实验数据。在热分解实验中，调查了操作气速、床层高度以及热解温度对产物收率和分布的影响，在操作气速０．３２ｍ ｓ一、催化剂静止床高０．０８ｍ、热解温度８６３Ｋ的条件下，目的产

物所Ⅻ的最大收率可达到６．２９％，ｄ矾干燥无灰质量基准）。

关键词：生物质；催化热解；轻质芳烃；流化床中图分类号：’Ｉ＿Ｑ３５１．２

文献标识码：Ａ

Ｏ引

言

了灌木和黄莲在热解过程中的各种影响因素，并得到了最佳操作条件。Ｊｕｄｉｔ等【１４】利用Ａ１．ＭＣＭ－４１、ＦＣＣ和ＳＢＡ－１５等作为催化剂，对热解产物生物油进行改性，

使之可单独用于内燃机。研究人员在利用生物质热

轻质芳烃（研Ⅻ）是基本有机化工原料，广泛

第３０卷第４期

２００９年４月

太阳能学报

ＡＣｒＡＥＮＥＲＣ．ＩＡＥＳＯＬＡＲＩＳＳＩＮＩＣＡ

Ｖ０１．３０，Ｎｏ．４Ａｐｔ．，２００９

生物质催化热解制备轻质芳烃研究

王

昶，刘康，李桂菊，贾青竹

（天津科技大学环境科学与工程系，天津３００４５７）

摘要：以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯和萘（町Ⅻ）为目的产物，采用颗粒流化床对松木生物质进行了催化热分解实

验。在冷模试验中讨论了ＣｏＭｏ－Ｂ催化剂加氢催化作用下，静止床高、流化气速、床层压降的相互关系，得到了合适的操作条件范围，为热分解实验提供了必要的基础实验数据。在热分解实验中，调查了操作气速、床层高度以及热解温度对产物收率和分布的影响，在操作气速０．３２ｍ ｓ一、催化剂静止床高０．０８ｍ、热解温度８６３Ｋ的条件下，目的产

物所Ⅻ的最大收率可达到６．２９％，ｄ矾干燥无灰质量基准）。

关键词：生物质；催化热解；轻质芳烃；流化床中图分类号：’Ｉ＿Ｑ３５１．２

文献标识码：Ａ

Ｏ引

言

了灌木和黄莲在热解过程中的各种影响因素，并得到了最佳操作条件。Ｊｕｄｉｔ等【１４】利用Ａ１．ＭＣＭ－４１、ＦＣＣ和ＳＢＡ－１５等作为催化剂，对热解产物生物油进行改性，

使之可单独用于内燃机。研究人员在利用生物质热

轻质芳烃（研Ⅻ）是基本有机化工原料，广泛

二、烃类热裂解原理

1. 烃类的热裂解反应

裂解过程中的主要中间产物及其变化可以用图5-1-01作一概括说明。按反应进行的先后顺序,可以将图5-1-01所示的反应划分为一次反应和二次反应,一次反应即由原料烃类热裂解生成乙烯和丙烯等低级烯烃的反应。二次反应主要是指由一次反应生成的低

图5-1-01 烃类裂解过程中一些主要产物变化示意图

级烯烃进一步反应生成多种产物,直至最后生成焦或碳的反应。二次反应不仅降低了低级烯烃的收率,而且还会因生成的焦或碳堵塞管路及设备,破坏裂解操

作的正常进行,因此二次反应在烃类热裂解中应设法加以控制。

现将烃类热裂解的一次反应分述如下。

(1)烷烃热裂解 烷烃热裂解的一次反应主要有: ①脱氢反应: R-CH２-CH３<==>R-CH=CH２+H２ ②断链反应: R-CH２-CH2-R’→R-CH=CH２

+R’H

不同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中键能数值的大小来判断。一般规律是同碳原子数的烷烃,C-H键能大于C-C键能,故断链比脱氢容易;烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低。因此,分子量大的烷烃比分子量小的容易裂解,所需的裂解温度也就比较低;脱氢难易与烷烃的分子结构有关,叔氢最易脱去

2013~2014学年度第二学期期末复习

热工学原理

第一章：基本概念

一、名词解释

1、热力系统（P9~10）

（1）闭口系统（控制质量系统）：与外界无物质交换的系统。 （2）开口系统（控制容积系统）：与外界有物质交换的系统。 （3）绝热系统：与外界无热量交换的系统。

（4）孤立系统：与外界既无能量（功、热）交换又无物质交换的系统。 2、状态参数（P10~12）

（1）状态参数：用于描述工质所处状态的宏观物理量。 （2）压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强），p?F。 A（3）温度：宏观上，温度是用来标志物体冷热程度的物理量；微观上，气体的温度是组成气体的大量分子平均移动动能的量度。t=T﹣273.15K。 （4）比体积：单位质量的工质所占有的体积，v?（5）密度：单位体积工质的质量，??V，单位：m3/kg。 mm，?v?1，单位：kg/m3。 V3、热力过程（P13）

系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程，简称过程。 4、可逆过程（P14）

如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路径逆行而回到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 二、问答题 1、（1﹣2）表压力或真空度能否作

第六章 半导体催化剂的催化作用及光催化

原理

? 本章主要内容：

? 半导体的能带结构及其催化活性

? 从能带结构出发，讨论催化剂的导电性能、逸出功与催化活性的关

系

? 半导体多相光催化原理

金属氧化物与金属硫化物催化剂概述

过渡金属氧化物与过渡金属硫化物有许多相似之处，多为半导体型化合物。

作为氧化用的过渡金属氧化物催化剂主要催化反应类型是烃类的选择性氧化和NOx的还原等；

作为催化剂的多为过渡金属硫化物，如Mo、W、Ni、Co、Fe等的金属硫化物具有加氢、异构、氢解等催化活性，用于油品的加氢精制；加氢脱硫(HDS)、加氢脱氮(HDN)、加氢脱金属(HDM)等过程。

半导体的能带结构及其催化活性

过渡金属氧化物、硫化物(半导体)催化剂

过渡金属氧化物、硫化物催化剂多属半导体类型，本章用半导体能带理论来说明这类催化剂的催化特性。将半导体的导电性能、电子逸出功与催化活性相关联，解释解释这类催化剂的催化作用。 固体的能带结构

原子核周围的电子是按能级排列的。例如1S，2S，2P，3S，3P……内层电子处于较低能级，外层电子处于较高能级。

固体是由许多原子组成的，固体中许多原子的电子轨道发生重叠，其中外层电子轨道重叠最多。由于这种重叠作用，电子不

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TiO2光催化原理及应用

一.前言

在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中，饮用水源的污染问题日趋严重。根据世界卫生组织的估计，地球上 22% 的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准。长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害 , 世界范围内每年大概有 200 万人由于水传播疾病死亡。水中的污 染物呈现出多样化的趋势，常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等，但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效，并且可能导致二次污染。包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法，可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。臭氧消毒是比较安全的消毒方法，但是所需设备昂贵；而紫外线消毒法需要能源支持，并且日常的维护都需要专业的技术人员；吸附法一般需要消耗大量的吸附剂，使用过的吸附剂一般需要额外的处理。这些缺点限制了它们的应用范围，迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术。

自然界中，植物、藻类和某些细菌能在太阳光的照射下，利用光合色素将二氧化