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第一章
1催化剂和催化作用
催化剂:是一种能够改变一个化学反应的反应速度,却不改变化学反应热力学平衡位置,本身在化学反应中不被明显地消耗的化学物质
催化作用:是指催化剂对化学反应所施加的作用。
具体地说,催化作用是催化剂活性中心对反应物分子的激发与活化,使后者以很高的反应性能进行反应。
2催化剂性能指标:催化活性、选择性、产物收率、稳定性或寿命
第二章
1.吸附现象:当气体与清洁的固体表面接触时,在固体表面上气体的浓度高于气相.这种现象称为吸附现象。
被吸附的气体称为吸附质。
吸附气体的固体称为吸附剂。
吸附平衡:当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时,表面上气体的浓度维持不变,这样的状态。
2.
.
3.化学吸附态:是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型。
4.画出Langmuir等温线,
Langmuir的假设:1、吸附的表面是均匀的,各吸附中心的能量同构;2、吸附粒子间的相互作用可以忽略;3、吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附,一个吸附粒子只占据一个吸附中心,吸附是单分子层的;4、在一定条件下,吸附速率与脱附速率相等,从而达到吸附平衡。
Langmuir吸附等温式:
第三章
1.比表面积:每克催化剂上具有的表面积称为比表面积
2.BET理论的假设:1、吸附的表面是均匀的;2、吸附粒子间的相互作用可以忽略;3、多层吸附,各层间吸附与脱附建立动态平衡。
3.比孔容:每克催化剂颗粒内所有的体积总和称为比孔体积,或比孔容,以Vg表示。
4.孔隙率:催化剂的孔体积与整个颗粒体积的比,以θ表示。
5.中孔:中孔,指半径在(2—50)nm。
6.接触角:在液体和固体接触处,分别作液体表面和固体表面的切线,这两条切线在液体内的夹角称为接触角。
(会画)
第四章
1.多相催化反应过程分析:(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)被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。
2.表面质量作用定律:表面基元反应速率与反应物在表面上的浓度成正比。
第五章
1.Lewis酸碱定义:凡能接受电子对的物质是酸(L酸);凡是能给出电子对的物质是碱(L碱);
2.固体酸碱定义:能给出质子或者接受电子对的固体称之为固体酸。
能接受质子或者给出电子对的固体称之为固体碱。
举例:沸石,硫酸铜,硫酸镁
3.沸石分子式表达式:M 2/n O·Al2O3·xSiO2·yH2O
沸石分子筛催化特点:择形作用,离子可交换特性,表面酸碱性质,静电场效应
4.为什么沸石的活性高于硅铝催化剂:
第七章
1.d带空穴:金属的d轨道上未被充满。
2.催化剂d带空穴与催化剂性能的关系:d带空穴使催化剂既具有接受电子的能力,又有给出电子的能力。
第八章
1.半导体催化剂的特点:能加速以电子转移为特征的氧化、加氢和脱氢等反应。
2.禁带概念:在导带(空带)和满带之间没有能级,不能填充电子,这个区间叫禁带。
3.画出金属和绝缘体的禁带结构示意图
4.半导体类型:本征半导体,N 型半导体,P型半导体。
5.电子脱出功Ф:将一个具有平均位能的电子从固体内部拉到固体外部所需的最低能量,这个能量用以克服电子的平均位能,因此从Fermi能级到导带顶间的能量差就是电子脱出功。
6.半导体导电原理:半导体的禁带很窄,在绝对零度时,电子不发生跃迁,与绝缘体相似。
当温度升高时,部分电子从满带激发到空带上去,空带变成导带,而满带则因电子移去而留下空穴,在外加电场作用下能够导电。
第九章
1.固体催化剂的组成:活性组分,助剂,载体
2.载体的作用:
1)提高活性组分的利用率,减少活性组分的用量,降低成本。
2)提高催化剂的机械强度。
3)提高催化剂的活性和选择性。
4)提供附加活性中心,双功能Pt/Al2O3
5)提高催化剂的耐热性、耐毒性、提高传热系数并使活性组分稳定化,从而延长催化剂的使用寿命。
3.几种主要载体:三氧化二铝,硅胶,硅藻土,活性炭,碳化硅
第十章
1.固体催化剂的常用制备方法:一、天然资源的加工,二、浸渍法,三、沉淀法,四、机械混合法,五、沥滤法,六、离子交换法
2.浸渍法的步骤:将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进行浸渍,,然后干燥和焙烧。
经过盐类的分解和还原,沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。
3.均匀沉淀法: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。
4.水热合成法:在水热状态下合成无机化合物称为水热合成法。
5.沉淀剂的选择:(1)尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂,如氨气、氨水和铵盐、CO2、碳酸盐、碱类、尿素等。
(2)形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤(3)沉淀剂的溶解度要大,溶解度大的沉淀剂,被沉淀物吸附的量比较少,洗涤脱除也较(4)沉淀剂不应造成环境污染。
6.固体催化剂为什么要煅烧:热分解除去挥发性成分而保留活性组分。
或发生固态反应得到一定的晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面的催化剂。
提高催化剂的机械强度。
第十一章
1催化剂的评价项目:活性、选择性和寿命
2.固定床和流化床的优缺点比较:
a流化床由于床层在沸腾,有利于控制床温;固定床中颗粒不动,传热不均,床层出现热点。
b流化床中可用很细的催化剂颗粒,而固定床为了减少阻力,多用较大的颗粒。
c流化床中反应物与催化剂颗粒的接触不如固定床中充分,容易产生“回混”和“短路”,致使接触时间不易控制。
d流化床中催化剂和反应器壁磨擦,导致催化剂粒度分布向小粒径移动和反应器壁的磨损。
3.影响催化剂寿命的因素:活性组分的升华、催化剂的中毒、半融和烧结、粉碎、反应副产物的沉积(如积炭)等
第十二章
1.酶的定义:由生物细胞产生,且具有催化活性的特殊蛋白质。
2.酶的分类:1.氧化还原酶2.转移酶3.水解酶4.裂解酶5.异构酶6.合成酶
3.酶催化的特点:活性高,选择性高,反应条件温和,适用性高,兼有均相和多相的特点,绿色
4.温度对酶催化的影响:温度升高时,反应速度加快,随温度升高,酶也会逐步变性失活
5.什么是光催化:光触媒在外界可见光的作用下发生催化作用。
6.光催化的技术特征:低温深度反应,净化彻底,绿色能源,氧化性强,广谱性,寿命长
7.TiO2的优点:催化活性高、化学性质稳定、成本低、无毒
8.光催化的机理:
第十三章
1.纳米粒子的效应:体积效应,表面效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应,
2.纳米粒子的制备方法:物理方法:蒸发冷凝法,物理粉碎法,机械合成法;
化学方法:气相合成法,沉淀法,水热合成法,溶胶凝胶法,溶剂蒸发法,微乳液法
第十四章
1.临界温度概念:在临界点时的温度
2.超临界流体概念:温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体
特点:(1)其扩散系数比气体小,但比液体高一个数量级;
(2)粘度接近气体;
(3)密度类似液体;压力的细微变化可导致其密度的显著变动;
(4)压力或温度的改变均可导致相变.。