催化劑的設(shè)計(jì)ppt課件(已修改)
2025-01-26 07:38 本頁面
【正文】 催化劑設(shè)計(jì) 一、基本概念 ? 催化劑設(shè)計(jì)是應(yīng)用已經(jīng)確定的基本概念和一般規(guī)律為某一反應(yīng)選擇一種或者一類催化劑，是從已經(jīng)確定的理論來預(yù)測試驗(yàn)的途徑和結(jié)果；而催化反應(yīng)是用現(xiàn)有的或者新的理論來解釋一系列的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果 ? 催化劑設(shè)計(jì)是已有的概念的新應(yīng)用，而不是催化作用的新理論。 二、 What is catalyst design? ? 應(yīng)用現(xiàn)有的催化理論知識、規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，對所研究的物件進(jìn)行分析、邏輯推理，以逐步縮小範(fàn)圍和逼近所希望的催化劑 ? 常規(guī)知識和邏輯推理的聯(lián)合 ? 催化劑設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證想結(jié)合並反復(fù)進(jìn)行 ? 盡可能多地吸收、參考和採用文獻(xiàn)資料 三、催化劑研究開發(fā)過程 ? 合成氨催化工藝開發(fā)過程中，德國化學(xué)家曾經(jīng)研究了二萬個配方 ? 汽車尾氣排放污染處理催化劑的研究，通用汽車公司就曾對 82家著名的催化劑生產(chǎn)公司所提供的 1500多種催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該公司參加的人員超過 5000人 四、催化劑設(shè)計(jì)的步驟 ? 催化劑設(shè)計(jì)的內(nèi)容 四、催化劑設(shè)計(jì)的步驟 詳細(xì)分析研究物件和明確問題所在 甲烷氧化 寫出在明確的條件下可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，包括希望的和不希望的反應(yīng) 進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，明確那些反應(yīng)是可進(jìn)行的，那些反應(yīng)是不可能進(jìn)行的 根據(jù)已知的基礎(chǔ)理論知識和某些規(guī)律性的資料，設(shè)計(jì)對所需反應(yīng)有利而對不希望的反應(yīng)無利的可能的催化劑類型和主要化學(xué)組分 四、催化劑設(shè)計(jì)的步驟 選擇助催化劑和載體 通過試驗(yàn)驗(yàn)證初步的設(shè)計(jì)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果再進(jìn)行設(shè)計(jì)，然後再驗(yàn)證，反復(fù)進(jìn)行 五、催化劑設(shè)計(jì)的背景資料 ? 主要組分的選擇 ? 活性模型 ? 吸附熱方面的資料 ? 希望的化學(xué)吸附配合物 ? 幾何構(gòu)型 ? 配位元場、晶體場理論 ? 改進(jìn)催化劑的設(shè)計(jì)（次要組分的設(shè)計(jì)） 六、設(shè)計(jì)催化劑主組分依據(jù)的資料 （一）、活性模型 金屬 ? 主要用於加氫、脫氫、異構(gòu)化和氧化等反應(yīng) ? 凡是涉及氫 H的反應(yīng)，金屬的活性順序大致為： Ru， Rh， Pd， Os， Ir， PtFe, Co, NiTa, W, Cr~Cu ? Pd是非常特殊的金屬，通常兼有活性和選擇性 ? 金屬的活性有時和金屬的 d軌道的空穴量有關(guān) ? 金屬催化劑的活性常常與它的晶格常數(shù)有關(guān) 乙烯加氫反應(yīng) （一）、活性模型 氧化物 ? 過渡金屬氧化物對氧化反應(yīng)的統(tǒng)計(jì)表明， Co2O3，CuO等具有較好的活性 過度金屬氧化物對氧化反應(yīng)的活性模型 0 氨的氧化反應(yīng) –x 丙烯的氧化反應(yīng) （一）、活性模型 ? 含有能獲得 d0或者 d10電子結(jié)構(gòu)的金屬，他們的氧化物是選擇性很好的氧化催化劑 ? 過渡金屬氧化物可催化氧化和脫氫反應(yīng) （一）、活性模型（續(xù)） 固體酸 鹼性與催化性質(zhì) ? 裂化、異構(gòu)化、烷基化、聚合、岐化、水合和脫水等反應(yīng)為酸催化的反應(yīng)（正碳離子反應(yīng)） ? 某些聚合反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、縮合、加成和脫鹵化反應(yīng)可以被堿催化，如甲醛的高聚合反應(yīng)，鹼金屬和鹼土金屬的氧化物就有活性 ? 芳烴環(huán)上的烷基化發(fā)生在酸催化劑上，而側(cè)鏈烷基化主要發(fā)生在堿催化劑上 ? 催化劑的酸性有利於積炭，鹼性有利於抑制積炭 ? 酸部位的類型和催化活性有關(guān) ? 裂化、聚合和異構(gòu)化通常需要中強(qiáng)酸和強(qiáng)酸；醇脫水、酯化和烷基化需要中強(qiáng)酸和弱酸 （二）、吸附作用預(yù)示催化活性 ?1931年 Taylor提出：一個固體只有當(dāng)其對反應(yīng)物分子具有化學(xué)吸附能力時才能催化某個反應(yīng)，即化學(xué)吸附是發(fā)生催化作用的必要條件 。 ?吸附強(qiáng)度適宜才能發(fā)生反應(yīng)，這是發(fā)生催
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