催化作用原理

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1、催化作用原理授課老師：黃偉新聯(lián)系方式：激光小樓一樓３６００４３５(辦公室)huangwx@ustc.edu.cnhttp://staff.ustc.edu.cn/~huangwx參考書目<<催化作用基礎(chǔ)>>李榮生,甄開吉,王國(guó)甲編著<<催化化學(xué)>>吳越著<<催化化學(xué)導(dǎo)論>>韓維屏等著<>EditedbyG.Ertl,H.Kn?zinger,J.Weitkamp第一章　緒論一、催化科學(xué)的重要性催化(catalysis)：催化科學(xué)，催化技術(shù)和催化作用。催化科學(xué)：研究催化作用的原理催化技術(shù)：催化作用原理的具體應(yīng)

2、用催化技術(shù)是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)，環(huán)境保護(hù)的支柱?！癟heeconomiccontributionofcatalysisisasremarkableasthephenomenonitself.ApproximatelyonethirdofmaterialgrossnationalproductintheUSinvolvesacatalyticprocesssomewhereintheproductionchain.Confininganalysistothechemicalindustry,theproportionofprocessesusingcatalystsis80%an

3、dincreasing.”Chemistry&Industry,Jan21,2002,Page22一些工業(yè)催化過程催化反應(yīng)催化劑合成氨Fe-Al2O3-K2O催化裂解SiO2-Al2O3，沸石催化重整Pt，Pt-Re乙烯水和H3PO4/硅藻土乙烯氧化PdCl2-CuCl2二氧化硫氧化V2O5/硅藻土氨氧化Pt丙烯氨氧化P-Mo-Bi系丙烯聚合?-TiCl3-AlEt3乙炔選擇加氫Pt/Al2O3甲烷化Ni/Al2O3F-T合成Fe，Co，Ni二、催化的過去,現(xiàn)在和將來(lái)催化的發(fā)展：實(shí)踐---理論---實(shí)踐---??2.1Historybefore19401834年:Berz

4、elius,引入”catalysis”術(shù)語(yǔ);1814年:Kirchhoff,發(fā)現(xiàn)酸能催化淀粉水解;1817年:HumphryDavy,置于空氣和煤氣混合物的熱鉑絲會(huì)變得熾熱;1824年:Henry,發(fā)現(xiàn)第一個(gè)催化劑中毒現(xiàn)象:乙烯能夠抑制H2和O2在Pt上的反應(yīng);同時(shí)他也注到氫氣,CO,甲烷在氧氣中得選擇氧化;1824年:D?bereiner,商業(yè)化的催化反應(yīng)-”tinderbox”;1834年:MichaelFaraday研究了鉑片對(duì)氫氣氧化反應(yīng)的影響;1845年:Grove,發(fā)現(xiàn)熱鉑絲同樣也能夠催化水蒸氣得分解;1860年左右:Phillips,申請(qǐng)鉑催化SO2空氣氧化

5、為SO3的專利;1871年:工業(yè)化催化過程(Deaconprocess)—HCl催化氧化到氯氣;1877年:Lemoine,發(fā)現(xiàn)HI非催化分解反應(yīng)和催化分解反應(yīng)最終的化學(xué)平衡點(diǎn)相同(19%@350?C);1879年:Bertholet,研究酸催化的有機(jī)酸酯化和酯水解,發(fā)現(xiàn)催化劑不影響化學(xué)平衡;1900年左右:催化加氫反應(yīng):foodstuffsOils,fats&waxesvitaminsmedicines,soap……Ni-basedcatalysts1909年7月2日:FritzHaber,利用還原過的Fe3O4為催化劑,在高壓反應(yīng)裝置由N2和H2合成出大量的氨氣(BA

6、SF工業(yè)化);1923年:BASF公司,建成合成氣制備甲醇的工廠(400?C,200bar,Zn-CrOxides為催化劑);1937年:UnionCarbide公司,商業(yè)化銀催化的乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烯;Late1930s:催化裂化(catalyticcracking)Fixed-bedcatalyticcrackingreactorsFluid-bed/Fluidizedcatalyticcracking(FCC)1930s:Ipatieff&Pines,低碳烯烴的低聚反應(yīng)(solidphosphoricacid,SPA)2.2Appliedcatalysissince

7、the1940s合成分子篩(syntheticzeolite)在催化中的應(yīng)用1960年:烷烴異構(gòu)化1964年:催化裂化1974年起:ZSM-5廣泛用于MTG(methanoltogasoline)Xyleneisomerization……HR-TEMofZSM-5雙功能催化劑(dual-functioncatalysts)在催化重整和異構(gòu)中的應(yīng)用雙功能催化劑組成：分散在酸性載體上的過渡金屬過渡金屬：催化加氫-脫氫酸性載體：異構(gòu)化Pt/Al2O3dual-functioncatalystMCP:methylcyclopentan