一、催化作用與催化劑
【1】化學反應體系實現的2個基本要素
熱力學可行性：反應能否進行、進行的程度
熱力學平衡：化學反應的極限，反應的方向
動力學可能性：反應進行的速度、何時達到平衡
【2】催化劑與催化作用
催化劑：是一種能夠改變乙個化學反應的速度，卻不改變化學反應熱力學平衡位置，本身在化學反應中不被明顯消耗的化學物質。
催化作用：指催化劑對化學反應所產生的效應。
【3】催化作用的特徵：
1）只加速熱力學上可行的反應
催化劑只能加速熱力學可行的反應，而不能實現熱力學不可能的反應。
2）催化劑不影響平衡常數
反應終了時催化劑的化學性質沒有改變，不會影響反應體系的標準自由能變化
△ gθ，因而也不會影響平衡常數k。
與逆反應速率有相同倍數增加，正反應有效的催化劑也應該對逆反應同樣有效！
3)催化劑對反應具有選擇性
據熱力學計算，某一反應可能生成不只一種產物時，應用催化劑可加速某一目的產物反應，即稱為催化劑對該反應的選擇性。
4)催化劑具有壽命
壽命：催化劑由正常運轉到更換所延續時間。
（催化劑在使用過程中，由於本身的變化、結焦、粉碎等原因，致使活性、選擇性逐漸下降或床層阻力增加。出於技術、經濟上的考慮，需要加以更換。工業裝置上使用的催化劑有的只能工作幾小時，有的可長達數年，在這期間，有的需要週期性的再生。
）【4】擴散選擇性
擴散選擇性：由於催化劑本身結構不同而導致的選擇性。
①反應物擇形：只允許某些特定分子形狀和結構的反應物分子進入孔道進行反應。
②產物擇形：只允許某些特定分子形狀和結構的產物分子擴散出孔道。
③約束過渡態擇形：只允許某些特定形狀、大小和結構的中間過渡物生成，產生反應
選擇性。
【5】催化劑的選擇性
1、不同催化劑對特定的反應體系有選擇性（機理選擇性）
2、催化劑因催化劑結構不同導致選擇性（擴散選擇性）
【6】催化作用的本質
1）改變反應歷程；
2）降低了反應活化能
3）在給定溫度下提高反應速率或是降低達到給定速率所需的溫度
小結：催化作用的特徵
1）通過改變反應歷程改變反應速度2）只能加速反應趨於平衡，不能改變化學平衡3）對加速反應具有選擇性4）催化劑壽命
小結：催化作用的本質
改變反應歷程； 2）降低活化能；3）提高反應速度。
二、 催化劑效能評價指標
【1】在評價乙個催化劑的價值時，有四個最重要的因素：
1、活性，activity
2、選擇性，selectivity
3、穩定性/壽命，lifetime 、
4、**，cost
【2】催化劑的活性
催化劑的活性是判斷催化劑加速某化學反應能力高低的量度。
（1）活性：一般用在指定條件下（壓力、溫度）一定量催化劑上的反應速率來衡量。
（2）活性位：催化劑中真正起催化作用的結構或位置。
催化劑活性的工業表示方法：
時空收率(space time yield ，sty)
工業選擇性：
【3】催化劑的穩定性/壽命
催化劑的穩定性指在使用條件下具有穩定活性的時間。通常用催化劑壽命表示。 壽命——催化劑的最終可使用時間。
影響因素主要有：
（1）化學穩定性、（2）耐熱穩定性、（3）抗毒穩定性、（4）機械穩定性
補充1：催化劑中毒的表現：
毒化反應：與催化劑活性中心結合成更穩定的表面物種；
例如: 重整催化劑pt/al 2o 3， n 和as 會使催化劑中毒。
沉積玷汙：覆蓋催化劑活性中心；
燒結：促使活性組分間進一步聚集長大.
活性組分的流失.：經氣相流失
補充2：催化劑的壽命曲線
成熟期—活化、預處理過程
穩定期－活性相對穩定的時間
衰老期－活性明顯或迅速下降的過程
【4】催化劑的**
**（cost ）：製造成本＋利潤＋技術服務費
製造成本：技術開發成本、原料成本、裝置成本、人工成本、銷售成本 、廢棄物處理成本
二、 催化劑的一般組成
【0】 工業催化劑的一般要求（「工程效能」）
100%x 某反應物初始量
已轉化的某反應物量轉化率＝時間x ）催化劑的體積（或質量目的產物的質量＝sty ％某反應物轉化的總量的某反應物量轉化為目的產物所消耗＝x100選擇性選擇性
）＝轉化率產率（x y 100%
x 某反應物初始量
已轉化的某反應物量轉化率＝％某反應物的初始量
生成的目的產物量）＝產率（x100
y【1】工業催化劑的一般要求
1、活性（提高效率，降低費用）
高活性：緩和的反應條件、低壓、低溫、高空速、大處理量
降低裝置造價、降低操作費用、提高過程經濟性
2、穩定性
穩定性好：長壽命、使用時間長
3、流體流動性
流體流動：流體的分布、壓力降、擴散效應
流體的分布：均勻，湍流、接近活塞流
反應器與催化劑顆粒直徑比5～10
反應器長度與催化劑顆粒直徑比》50～100
壓力降：盡可能小提高催化劑床層空隙，採用「異形催化劑」
【2】催化劑的表示方法
通常：1、用「/」 來區分載體與活性組分：如：ru/al2o3，pt/al2o3，pd/sio2 au/c
2、用「-」來區分各活性組分及助劑：pt-sn/al2o3-cl，fe-al2o3-k2o
注意：特殊情況：co/mo ——助劑/活性組分
【3】載體
3.1：載體是催化劑中活性組分（主催化劑和助催化劑）的分散劑、粘合劑或支撐體，是負載活性組分的骨架。載體通常是多組分固體催化劑中含量最多的組份。
3.2：載體的作用
（1）分散作用、（2）穩定化作用、（3）支撐作用、（4）傳熱和稀釋作用、（5）助催化作用【4】助催化劑
4.1助催化劑：
催化劑中加入少量的另一種或者多種物質，本身不具活性或活性很小的物質，但能改變催化劑的部分性質，如化學組成、離子價態、酸鹼性、表面結構、晶粒大小等，從而使催化劑的活性、選擇性或穩定性得以改善。
4.2加入助催化劑的目的：
1）幫助載體——載體助劑； 2）幫助活性組分——活性助劑
4.2.1載體助劑
a. 提高載體穩定性
b. 抑制載體活性
酸性載體中加入鹼金屬或鹼土金屬，中和酸性，抑制結焦
c. 提供雙功能的活性
重整催化劑中加入cl，提供酸性（pt-re/al2o3-cl）
4.2.2活性組分助劑
a. 促進活性結構的形成
b. 調製活性組份的結構和化學特性
c. 抑制副反應的活性
例子：合成氨fe催化劑 : fe-al2o3-k2o
al2o3: 幫助形成高活性的fe(111)晶面結構
k(1.8mol%): 強電子授體,增加fe表面電子雲密度，提高n2的解離活性
重整pt催化劑：pt-re/al2o3
re：與pt晶粒的角、邊和台階上的低配位數部位鍵合，減少氫解活性部位（re），降低活性（pt），抑制結焦，提高穩定性。
4.2.3：助催化劑的分類
根據助催化劑的功能可分為以下4種：
（1）結構型助劑：增加催化劑活性組分微晶的穩定性、延長催化劑的壽命，如合成氨中al2o3；有時可以用來提高載體結構穩定性。
（2）調製型助劑：又稱電子型助劑，可以改變催化劑活性組分的本性，包括結構和化學特性。如合成氨中k2o可改變鐵的性質。
（3）擴散型助劑：改善催化劑孔結構，改變擴散效能，又稱致孔劑。礦物油、澱粉、有機高分子。
（4）毒化型助劑：毒化催化劑中一些有害活性組分，消除一些由毒化中心引起的副反應。
重點，必考
【5】：催化體系的分類
5.1按催化反應系統物相的均一性分類
（1）均相催化反應（homogeneous catalysis)
（2）多相（非均相）催化反應（heterogeneous catalysis)
（3）酶催化反應（enzyme catalysis)
（3.1）酶和一般催化劑的共性
1）用量少而催化效率高。
2）它能夠改變化學反應的速度，但是不能改變化學反應平衡。酶本身在反應前後也不發生變化。
3）酶能夠穩定底物形成的過渡狀態，降低反應的活化能，從而加速反應的進行。
（3.2）酶作為生物催化劑的特點（個性）
1）酶具有很高的催化效率
過氧化氫酶分解h2o2的效率是無機催化劑的109倍
2）酶具有高度專一性
3）酶活性的可調性
4）酶催化反應條件溫和
5）酶易失活
5.2按催化劑的作用機理分類
1）氧化還原催化反應、2）酸鹼催化反應、3）配位催化反應
選用催化劑時注意以下幾點：
（1）耐熱性好，保證在脫氫高溫環境中不被燒結；
（2）化學穩定性好，在較高溫度下具有抗氫氣還原和抗水蒸氣侵蝕的能力；
（3）氫比加氫易使催化劑表面結焦，應易於進行催化劑再生。
【7】催化劑分類
7.1按催化反應狀態分類
1）均相催化劑（homogeneous catalyst)
2）多相催化劑（heterogeneous catalyst)
3）生物催化劑（biocatalyst)
7.2按活性組分的化合狀態可分為以下4類：
1）酸、鹼催化劑均相酸、鹼催化劑
多相酸、鹼催化劑（固體酸、鹼催化劑）2）金屬催化劑
3）半導體催化劑過渡金屬氧化物
過渡金屬硫化物
4）絡合（配位）催化劑
2019催化作用基礎試題A
4 金屬催化劑的毒物主要包含和 5 催化劑的活化方式包括 6 浸漬法包括和 7 防止積碳的主要方法有 和三簡答題 28分，7分 題 1.催化劑母體製備時煅燒的目的是什麼?2.常見的金屬催化劑是指的元素週期表中的哪些元素，具備什麼電子結構特徵。3 溶膠 凝膠法製備催化劑的原理與特點。4 什麼叫積碳，積...
催化作用基礎27061大綱
催化劑作用基礎 南京工業大學編 高綱號 0735 一 課程的基本要求和說明 催化劑正日益廣泛深入地滲透於石油煉製工業 化學工業 高分子材料工業 生物化學工業 食品工業 醫藥工業以及環境保護產業的絕大部分工藝過程中，起著舉足輕重的作用。工業的化學反應通常在反應器中進行，而這些反應器中，絕大部分都必須裝...
2019江蘇自學考試催化作用基礎大綱
一 課程的基本要求和說明 催化劑正日益廣泛深入地滲透於石油煉製工業 化學工業 高分子材料工業 生物化學工業 食品工業 醫藥工業以及環境保護產業的絕大部分工藝過程中，起著舉足輕重的作用。工業的化學反應通常在反應器中進行，而這些反應器中，絕大部分都必須裝有工業催化劑。事實上，催化技術現已成為調控化學反應...