化剂等； （2）分散或者负载型的金属催化剂，如Pt-Re/-Al2O3重
整催化剂，Ni/Al2O3加氢催化剂等； （3）金属互化物催化剂，如LaNi5可催化合成气转化为烃
，是70年代开发的一类新型催化剂，也是磁性材料、储 氢材料；
第三节、金属催化剂及其催化作用
金属催化剂: （4）合金催化剂如Cu-Ni合金加氢催化剂； （5）金属簇状物催化剂，如烯烃氢醛化制羰基化合物的
多核Fe3(CO)12催化剂，至少要有两个以上的金属原子 ，以满足催化剂活化引发所必需。这5类金属催化剂中 ，前两类是主要的，后三类在20世纪70年代以来有新 的发展。
第三节、金属催化剂及其催化作用
金属互化物与合金的区别: 金属间化合物 (intemetallic compounds)又称金属互
导体、绝缘体和半导体的能带结构特征
第三节、金属催化剂及其催化作用
(1)金属的能带模型和“d带空穴”概念: 导体的能带结构特征是具有导带。绝缘体的能带特征是
只有满带和空带, 而且满带和空带之间的禁带较宽 (ΔE≥5eV)。 一般电场条件下,难以将满带电子激发入空 带, 不能形成导带。半导体的特征, 也是只有满带和空带, 但满带与空带之间的禁带较窄(ΔE<3eV), 在电场条件下 满带的电子激发到空带, 形成导带, 即可导电。电子占用 的最高能级称为费米（Fermi）能级。
(1)金属的能带模型和“d带空穴”概念:
能级
能带
S电子 单个 2个 多个 M个 N个
单个原子的能级是分立的，N个相距无限远的原子能级 也是分立的，当固体中N个原子紧密排列时，由于原子 间的相互作用，原来同一大小的能级这时彼此数值上就 有小的差异。同一能级就分裂成为一系列和原来能级很 接近的仍包含N个能量的新能级。由于N 的数值很大 （～1023数量级）这些新能级基本上连成一片形成能带。
第三节、金属催化剂及其催化作用
（2）价键模型和d特性百分数（d%）的概念 杂化轨道中d电子所占百分数称金属d％特性，d%越
大，相应的d能带中的电子填充越多，d空穴就越少。 d%和d空穴是从不同角度反映金属电子结构的参量， 且是相反的电子结构表征。它们分别与金属催化剂的 化学吸附和催化活性有某种关联。就广为应用的金属 加氢催化剂来说，d%在40-50%为宜。
第三节、金属催化剂及其催化作用
(1)金属的能带模型和“d带空穴”概念:
每个能带在固定的能量范围, 内层原子轨 道形成的能带较窄, 外层原子轨道形成的 能带较宽, 各个能带按能级高低排列起来,
f 禁带
成为能带结构。已填满电子的能带, 称为 f
满带；无填充电子的能带, 成为空带。有 电子但未填满的能带称导带。
第三节、金属催化剂及其催化作用
(3) 配位场模型(晶体场理论) 中心离子M的d轨道能级分裂：5个d轨道能级相同，
第三节、金属催化剂及其催化作用
(3) 配位场模型(晶体场理论) 晶体场理论要点：
●在配合物中，中心离子M处于带负电荷的配位体L形 成的静电场中,二者完全靠静电作用结合一起； ●晶体场（配位场）对M的 d 电子产生排斥作用，引 起M的d轨道发生能级分裂； ●分裂类型与配合物的空间构型有关；晶体场相同，L 不同，分裂能也不同。分裂能是指d 轨道发生能级分 裂后，最高能级和最低能级间的能量差。 ● d电子从未分裂的d轨道进入分裂后的d轨道，使配合 物获得晶体场稳定化能。
第四章
各类催化剂及其催化作用
1.酸碱催化剂及其催化作用 2.分子筛催化剂及其催化作用 3.金属催化剂及其催化作用 4.金属氧化物硫化物及其催化作用 5.络合催化剂及其催化作用
第三节、金属催化剂及其催化作用
金属催化剂:
金属催化剂是一类重要的工业催化剂。主要包括 （1）块状催化剂，如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催
(1)金属的能带模型和“d带空穴”概念: 金属外层价电子的处于量子化的能级上：
外层价电子在整个金属中运动, 类似于三维势箱中运动的 粒子. 其Schrodinger方程为：
[
h2 2 2m ( x2
2 y 2
2 z 2
)
V
]
E
V 0
（自由电子模型）
h2 2m
(
2
x2
2
y 2
2
z 2)E Nhomakorabea三节、金属催化剂及其催化作用
能带的范围是允许电子存在的区域, 而能
禁带
d 禁带
p
带间的间隔, 是电子不能存在的区域, 成
s
为禁带。
这是示意图，实际上，各层电子能带可能重 叠，如s带和d带之间可能部分重叠
第三节、金属催化剂及其催化作用
(1)金属的能带模型和“d带空穴”概念:
E g 5eV
E g < 3eV
导体
绝缘体
半导体
化物（metal compounds）,是一类在特定条件下，金 属相互化合而形成的化合物。如Al2Zn3、CuZn、 Cu5Zn8、CuZn3等。但它们与普通化合物不同，一是组 成可以在一定范围变动，如Cu5Zn8中的锌含量可在 59～67％间变动，二是组成元素的化合价很难确定，但 有显著的金属结合键。金属间化合物通常是硬而脆。 金属间化合物与合金的主要区别在于:金属间化合物晶格 中不同原子的排列是有规则的，而合金晶格中不同原子 的排列是没有规则的。
第三节、金属催化剂及其催化作用
几乎所有的金属催化剂都是过渡金属: 几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、
表面化学键有关。金属适合于作哪种类型的催化剂，要 看其对反应物的相容性。发生催化反应时，催化剂与反 应物要相互作用。除表面外，不深入到体内，此即相容 性。如过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂，因为H2很 容易在其表面吸附，反应不进行到表层以下。但只有 “贵金属”（Pd、Pt，也有Ag）可作氧化反应催化剂， 因为它们在相应温度下能抗拒氧化。故对金属催化剂的 深入认识，要了解其吸附性能和化学键特性。
第三节、金属催化剂及其催化作用
金属和金属表面的化学键: 研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论
和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的 特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。三种理论， 都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联， 它们是相辅相成的。
第三节、金属催化剂及其催化作用