催化剂

null 催化剂与催化作用 催化剂与催化作用 ——王帅目录目录金属催化剂 负载型金属催化剂 1.金属催化剂1.金属催化剂概念 金属催化剂是 ？ 纯金属催化剂是 ？ 合金催化剂是 ？ 重要工业催化剂及其反应示例重要工业催化剂及其反应示例反应类型 主要反应 催化剂典型代 N2 + 3H2  2NH3 -Fe-Al2O3 -K2O-CaO + 3H2 → (环己烷) Ni / Al2O3 加氢 + 3H2 → (环己醇) Raney 镍 N≡C(CH2)4C≡N + 4H2  H2N(CH2)6NH2 Raney 镍-铬 (油脂) + H2  Raney 镍, Ni-Cu/硅藻土 CO + 3H2  mCO + (m + 1/2 n) H2 Ni / Al2O3 制氢 CmHn + mH2O  mCO + (m + 1/2 n)H2 Ni /MgO – Al2O3 –SiO2 –K2O 选择加氢 R – C≡CH + H2  R –CH=CH2 Pd –Ag / 13X null反应类型 主要反应 催化剂典型代表 2NH3 + 5/2 O2  2NO + 3H2O Pt – Rh 网 CO + 1/2 O2  CO2 Pt / 蜂窝陶瓷 CH3OH + 1/2 O2  HCHO + H2O Ag(3.5 % ~4%) / 惰性Al2O3 C2H4 + 1/2 O2 → Ag / 刚玉 CH4 + NH3 +3/2 O2 → HCN + 3H2O Pt – Rh 网 氧化氢转移 正氢(OH2)  仲氢(PH2) Ru负载型催化剂催化重整 → + 3H2 Pd – Re / Al2O3 乙苯异构化  Pt / 丝光沸石金属催化剂的特性金属催化剂的特性 常用做金属催化剂的元素是d区元素，即过渡金属（IB、VIB、VIIB和VIII族元素）。 金属元素的外层电子排布和晶体结构 族 周期 VI B VII B VIII IB Fe 铁 Co 钴* Ni 镍* Cu 铜 四 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 体心立方 面心立方 面心立方 面心立方 Mo 钼 Tc 锝 Ru 钌 Rh 铑 Pd 钯 Ag 银 五 4d55s1 4d65s1 4d75s1 4d85s1 4d105s0 4d105s1 体心立方 立方密堆 立方密堆 面心立方 面心立方 面心立方 W 钨 Re 铼 Os 锇 Ir 铱 Pt 铂 Au金 5d46s2 5d56s2 5d66s2 5d76s2 5d86s2 5d106s1 体心立方 六方密堆 六方密堆 面心立方 面心立方 面心立方 过渡金属催化剂“d带空穴”与催化活性关系过渡金属催化剂“d带空穴”与催化活性关系 过渡金属的d带空穴和化学吸附以及催化活性间存在某种联系。由于过渡金属晶体具有d带空穴，这些不成对电子存在时，可与反应物分子的s或p电子作用，与被吸附物形成化学键 通常d带空穴数越多，接受反应物电子配位的数目也越多。反之，d带空穴数目少，接受反应物电子配位的数目就少只有当d带空穴数目和反应物分子需要电子转移的数目相近时，产生的化学吸附是中等的，这样才能给出较好的催化活性2.负载型金属催化剂2.负载型金属催化剂分散度 分散度是指金属晶粒大小而言。晶粒大，分散度小；反之，晶粒小，分散度大。 位于表面原子的份额用分散度D定义，或称暴露份额FE： 分散度（D）= 表相原子数 /（表相+体相）原子数 2.1分散度对催化作用的影响2.1分散度对催化作用的影响催化剂的活性，稳定性和选择性； 抗积炭能力和抗金属烧结能力； 金属的利用率、使用量、生产成本。 2.2载体2.2载体问题： 如何制造稳定化细小金属粒子？ 它们如何稳定？ 应表征出的金属特性？文献所用催化剂载体举例文献所用催化剂载体举例J.M.Bermúdez等以γ-Al2O3作载体用浸渍法制备Ni/γ-Al2O3。XRD表征： nullNader Rahemi等分别用浸渍法和辉光等离子处理制备纳米Ni/γ-Al2O3-ZrO2催化剂，XRD表征： nullKai Tao等人制备Pt-双介孔SiO2催化剂，在制备双介孔型催化剂时，他们向SiO2凝胶引入了SiO2、Al2O3 和ZrO2溶胶分别制成了SiO2-SiO2,Al2O3-SiO2和ZrO2-SiO2双介孔型的催化剂载甲烷干式重整后结果表明，双介孔型催化剂有更高的活性，活性强弱顺序：Al2O3-SiO2> ZrO2-SiO2> SiO2-SiO2。2.3负载型催化剂的制备2.3负载型催化剂的制备浸渍法——制备微多孔材料的载体 金属盐溶液（典型是用氯化物），干燥、焙烧、再还原，形成金属微粒。 共沉淀法 用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶或不溶化合物，经分离、洗涤、干燥、煅烧、成型或还原等工序，制得成品催化剂。 其他方法：机械混合、离子交换法、热熔融等。