催化剂与催化作用第三版复习资料(中国石油大学)

催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置,且自身不被明显消耗的物质。

2、催化剂活性、表示方法

(1)活性定义:一般,指定条件下(压力、温度)一定量催化剂上的反应速率(来衡量)。

(2)表示方法:对于反应,,速率

3、催化剂选择性、表示方法

(1)定义:当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时,催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。

4、载体具有哪些功能和作用?8

①分散作用,增大表面积,分散活性组分;②稳定化作用,防止活性组分熔化或者再结晶;③支撑作用,使催化剂具备一定机械强度,不易破损;④传热和稀释作用,能及时移走热量,提高热稳定性;⑤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。

5、催化剂选择考虑因素:选择性>寿命>活性>价格

工业催化剂:

6、催化剂一般组成

1)活性组份或称主催化剂2)载体或基质3)助催化剂

7.催化剂分类

按物相均一性:均相催化、多相催化、酶催化

按作用机理:氧化还原催化,酸碱催化(离子型机理,生成正碳离子或负碳离子)配位催化:催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物活化。

按反应类型分类:加氢、脱氢、部分氧化、完全氧化、水煤气、合成气、酸催化、氯氧化、羰基化、聚合8、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步?实质上可分为几步?

(1)外扩散—内扩散—化学吸附—表面反应—脱附—内扩散—外扩散

(2)物理过程—化学过程—物理过程

9、吸附是如何定义的?物理吸附与化学吸附的本质不同是什么?

吸附:气体与固体表面接触时,固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。

固体表面吸附:物理吸附:

作用力:vanderWaals力

静电力:具有永久偶极矩的分子间的静电吸引力

诱导力:容易极化的分子被极性分子诱导产生的诱导偶极子和永久偶极子之间的作用力

色散力:原子内电子密度的瞬时诱导邻近原子产生偶极而致的两个瞬时偶极子之间的相互作用力

化学吸附:作用力:价键力,形成化学键

本质: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,因此吸附形成的吸附物种也不同,而且吸附过程也不同等诸多不同。

10.催化剂的孔结构参数包括

1)密度ρ=m/vV=V隙+V孔+V真

堆密度:ρ堆=m/v颗粒密度:ρP=m/(V-V隙)=m/(V孔+V真or骨架)

真密度(骨架密度):ρ骨架=m/(V堆-(V孔+V隙))视密度:ρ视=m/(V堆-(V孔+V隙))

2)比孔容在体积为V的容器中装满重量为W的催化剂颗粒或粉末,抽真空后,充入氦气,测定出充入氦的体积VHe,即:容器内除去催化剂骨架体积以外的所有空间体积。然后,将氦抽出,并在常压下充入汞,测定出充入汞的体积VHg,即:除去催化剂骨架体积和颗粒中的孔隙体积以后容器中剩余的体积。

也就是说,催化剂的孔容:V孔=VHe-VHg

3)孔隙率

4)平均孔径5)孔径分布6)孔的形状与连通性

11、为何说Langmuir吸附为理想吸附?基本假设是什么?

模型假设:①吸附表面均匀,各吸附中心能量相同;②吸附分子间无相互作用;③单分子层吸附,吸附分子与吸附中心碰撞进行吸附,一个分子只占据一个吸附中心;④在一定条件下,吸附与脱附可建立动态平衡。

12.扩散类型

(1)扩散定义:分子通过随机运动,从高浓度向低浓度进行传播的现象。

①常规扩散(容积扩散)

多孔固体介质的孔径≥100nm;孔径尺寸大小>分子平均自由程;分子间碰撞几率>分子与孔道壁的碰撞几率;扩散阻力主要为分子之间的碰撞。

②克努森(Knudsen)扩散

多孔固体介质的孔径≤100nm;孔径尺寸<分子平均自由程;分子间碰撞几率<分子与孔壁的碰撞几率;扩散阻力主要为分子与孔壁的碰撞。

③构型扩散

沸石微孔尺寸与扩散分子尺寸接近,分子尺寸的微小变化可使扩散系数显著改变。(孔径<1.5nm)

扩散阻力与分子形状、临界尺寸、分子与孔壁的相互作用、分子的旋转和扭转等多种因素有关。

④表面扩散

13.固体表面性质

固体表面的原子:存在自由价,表面不饱和位,具有趋向于饱和的性质;吸附质分子与吸附剂表面自由价相互作用;固体表面自由能减小

固体表面自由能:处于平衡态的凝聚物质,其形状倾向于具有尽可能小的表面积,使表面自由能趋向于最小

固体表面的吸附:自发过程,表面自由能减小(吸附的推动力)

14.各类化合物在不同固体表面的吸附态

(1)氢的吸附态:

(2)氧的吸附态:负离子态:O2-*,O22-*,O-*,O2-*,分子氧:O2*,不稳定的O3-*

(3)氮的吸附态:二位吸附和多核吸附,低温:二位吸附

(4)CO的吸附态:线形结构、键合、桥式结构、孪生吸附

(5)烃类的吸附态:饱和烃(CH4):解离吸附、不饱和烃:非解离吸附为主

15、催化剂的比表面测定有哪些实验方法?

(1)BET法测比表面积

1)测定原理和计算方法

依据BET提出的多层吸附理论以及BET吸附等温曲线进行测定和计算的。利用BET方程进行作图,采用试验采集数据并利用图解法进行计算。

2)最常用的方法:N2吸附法

3)BET理论假设:固体表面均匀;吸附脱附不受周围分子影响;由于范德华力,不一定第一层吸

满后才发生多层吸附。

(2)色谱法测定比表面积

色谱法测定比表面积时载气一般采用He或H2,用N2做吸附质,吸附在液氮温度下进行。

16.金属催化剂的特性

多为d区元素(IB,VIB,VIIB,VIII族元素)

外层:1~2个S电子,次外层1~10个d电子

未成对的d轨道,可以被S电子或p电子配对,形成化学吸附

特征:1)裸露的表面,配位不饱和,亚稳状态

2)金属原子之间有凝聚作用(是具有导热性、导电性、延展性以及机械强度的原因,化学键非定域性并由此获得了额外的共轭稳定化能,金属很难在原子水平进行分散)3)以“相”的形式参与反应

为何能作为催化剂:过渡族金属有空的d轨道能够接受成对电子和共轭键,同时也能够重新恢复为空轨道。这样就能够使得反应物间活化能降低,从而催化反应发生。

17.化学吸附与催化

逸出功Ф电子脱离金属表面所需要的最小能量;或者能带中为最高空能级与最高填充能级的能量差。电离势I将电子从反应物中移到外界所需的最小功。或者反应物失去电子的难易

THE END
1.过渡金属氧化物有哪些2、氧化铁:又称烧褐铁矿、烧赭土、铁丹、铁红、红粉、威尼斯红等,易溶于强酸,中强酸,外观为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可作为催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。 3、二氧化钛:白色固体或粉末状的两性氧化物,分子量为79.83,是一种https://wiki.antpedia.com/article-2964964-90
2.过渡金属氧化物氧还原催化剂的研究进展电化学摘要:过渡金属氧化物(TMOs)是阴离子交换膜燃料电池最有前途的氧还原催化剂之一.目前,TMOs的氧还原活性同铂基催化剂相比仍然有一定的差距,研究如何合成具有高催化活性的TMOs催化剂非常重要.导电性和本征活性一直被认为是开发高性能TMOs催化剂的两个关键因素,本文着重总结与评述了近年来有关TMOs氧还原催化剂在导电性和本https://www.xueshu.com/dhx/201805/34045898.html
3.学术讲座过渡金属氧化物基催化剂及其尾气处理时间:2023年5月25日(星期四)16: 00 地点:理工楼14号楼302多媒体室 主讲:厦门大学 汪婷 副教授 主办:环境与资源学院、碳中和现代产业学院;聚合物资源绿色循环利用教育部工程研究中心;福建省污染控制与资源循环利用重点实验室;环境污染修复课题组 专家简介:汪婷,女,厦门大学,副教授,博士生导师。2011年本科毕业于福https://www.fjnu.edu.cn/7a/09/c6980a358921/page.htm
4.导电烟气脱硝催化剂及其制备方法在电子政务中的应用过渡金属氧化物催化剂 优点:过渡金属氧化物如锰、铜和铁的氧化物催化剂成本相对较低,抗硫中毒能力较强,适合高温烟气处理。 缺点:在低温条件下的活性较低,对烟气中水分敏感,可能会影响催化效率。 碳基催化剂 优点:碳材料具有高的比表面积,良好的导电性和化学稳定性,可作为贵金属催化剂的替代品。 https://blog.csdn.net/weixin_33245447/article/details/142693820
5.过渡金属氧化物基催化剂的设计和高效锂氧气电池性能研究研发和优化锂氧气电池的正极催化材料有助于改善和提高其电池电化学性能,促进锂氧气电池应用的发展。稳定高效的正极催化剂材料可以有效促进锂氧气电池滞后的氧化还原反应动力学,降低电池过电势,提高能量转换效率。过渡金属氧化物因其优异的催化性能、多样的电子结构、易调控的微观形貌、绿色环保、储量丰富的特点,已经在能源https://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10422-1020066765.htm
6.金属氧化物催化作用以金属氧化物为主要催化活性组分的催化剂。金属氧化物:在日常生活中应用广泛。金属氧化物在催化领域中的地位很重要,它作为主催化剂、助催化剂和载体被广泛使用。就主催化剂而言,金属氧化物催化剂可分为过渡金属氧化物催化剂和主族金属氧化物催化剂,后者主要为固体酸碱催化剂(见酸碱催化作用)。碱金属氧化物、碱https://baike.baidu.com/item/%E9%87%91%E5%B1%9E%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%89%A9%E5%82%AC%E5%8C%96%E4%BD%9C%E7%94%A8/14107059
7.Fransaer等综述:氧电催化中氧化物催化剂的设计—从机理到应用Shao-Horn小组提出了一种将材料性质与催化活性联系起来的催化剂设计方法,加速了寻找高活性和廉价的过渡金属氧化物催化剂来替代贵金属催化剂(Ru、Ir、Pt)的研究。氧化物表面过渡金属阳离子的本征OER活性在eg对称性下呈现出类似火山形状的依赖性,最佳的OER活性预计在接近单位的eg占据度下发生,伴随着过渡金属氧键的强https://wap.sciencenet.cn/blog-3411509-1401024.html
8.催化解析层状双金属氢氧化物(LDHs):催化剂载体和前驱体所以,研究者们一直在积极探索低成本、高活性的催化剂来取代这 些贵金属催化剂。在过去的一段时间内,自然界含量丰富的过渡金属氧化物、过渡金属羟基氧化物以及过渡金属氢氧化物作为电解水析氧反应的催化剂被广泛研究。而层状双金属氢氧化物因其组成和结构易于调变等优势被视为取代贵金属最理想的催化剂。https://www.v-suan.com/index.php/2023/11/16/b0dfb665cb/
9.金属氧化物金属氧化物在催化领域中的地位很重要,它作为主催化剂、助催化剂和载体被广泛使用。就主催化剂而言,金属氧化物催化剂可分为过渡金属氧化物催化剂和主族金属氧化物催化剂,后者主要为固体酸碱催化剂(见酸碱催化作用)。 碱金属氧化物、碱土金属氧化物以及氧化铝、氧化硅等主族元素氧化物,具有不同程度的酸碱性,对离子型https://baike.sogou.com/v507449.htm
10.过渡金属的掺杂对于α在阴极催化剂的研究当中,较为成熟的阴极催化剂均为铂、钯、银等贵金属,但这些贵金属价格昂贵、储量稀少,因此开发一种新型的高催化活性、低成本的ORR催化剂成为了当下研究的热点之一 [5]。 过渡金属氧化物氧化锰是一种十分常见的氧化物,其自身不仅拥有着较好的氧还原催化性能,还具备储量丰富、价格低廉、可选择性http://dx.doi.org/10.12677/HJCET.2020.103022
11.过渡金属氧化物纳米电极材料及功能研究.pdf过渡金属氧化物纳米电极材料及功能研究 摘要 摘要 高能化学电源如锂离子二次电池和燃料电池,由于其能量密度高、环境友 好和应用广泛等特点而成为目前新能源材料领域研究和开发的热点。作为高能 化学电源的核心部件,电极材料是决定电池的输出功率、电池效率、成本及应 用前景的重要因素之一,因此,电极材料的相关研究是提高https://max.book118.com/html/2018/0602/170279453.shtm
12.金属氧化物金属氧化物,特别是具有半导体性能的金 属氧化物是氧化-还原型反应的有效催化剂。 工业催化剂通常含有一个以上的金属氧化物 组分,称为复合金属氧化物催化剂。一般而 言,其中至少有一种是过渡金属氧化物,各 组分之间形成分子级混合,发生相互作用,调 节催化剂的电性能和表面酸性,提高催化活 性和选择性。 https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductsList_178.htm
13.Energy:Co晶格氧氧化机理(LOM),涉及直接O-O耦合,能够绕过这一限制。基于LOM机理的催化剂可以表现出更好的催化性能,最近已经在钙钛矿材料中得到验证。然而目前导致LOM的化学和结构来源尚未研究清楚,阻碍了OER电催化剂的设计。过渡金属羟基氧化物(MOOH,其中M=Fe,Co或Ni)通常被认为是各种OER催化剂中的真正催化物种,并且它们的低http://www.cailiaoniu.com/172051.html
14.基于催化氧化技术去除甲醛的研究进展综上, 甲醛氧化的机理主要受到催化活性位、表面OH物种、活性氧以及表面吸附等的影响. 2 催化剂 根据催化剂组成可分为负载型贵金属催化剂[22-24]和过渡金属氧化物催化剂[25-27]. 2.1 负载型贵金属催化剂 贵金属催化剂性能与金属种类、载体以及催化剂的结构形貌等都有关系.目前用于HCHO氧化的贵金属催化剂通常以Pthttps://www.jmcchina.org/html/2019/4/20190410.htm