催化作用原理課論文.doc

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1、各類催化劑的特點(diǎn)及應(yīng)用姓名xxx學(xué)號201400xx院系化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與技術(shù)年級研究生1班科目催化作用原理1.前言?催化劑的主要作用是降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速度，因此被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、制藥、環(huán)保等行業(yè)。催化劑的技術(shù)進(jìn)展是推動這些行業(yè)發(fā)展的最有效的動力之一。一種新型催化材料或新型催化工藝的問世，往往會引發(fā)革命性的工業(yè)變革，并伴隨產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。1913年，鐵基催化劑的問世實(shí)現(xiàn)了氨的合成，從此化肥工業(yè)在世界范圍迅速發(fā)展；20世紀(jì)50年代末，Ziegler－Natta催化

2、劑開創(chuàng)了合成材料工業(yè)；20世紀(jì)50年代初，分子篩憑借其特殊的結(jié)構(gòu)和性能引發(fā)了催化領(lǐng)域的一場變革；20世紀(jì)70年代，汽車尾氣凈化催化劑在美國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，并在世界范圍內(nèi)引起了普遍重視；20世紀(jì)80年代，金屬茂催化劑使得聚烯烴工業(yè)出現(xiàn)新的發(fā)展機(jī)遇。目前，人類正面臨著諸多重大挑戰(zhàn)，如：資源的日益減少，需要人們合理開發(fā)、綜合利用資源，建立和發(fā)展資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸以及生活體系；經(jīng)濟(jì)發(fā)展使環(huán)境污染蔓延、自然生態(tài)惡化，要求建立和發(fā)展物質(zhì)全循環(huán)利用的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)到應(yīng)用的清潔化。這些重大問題的解決無不

3、與催化劑和催化技術(shù)息息相關(guān)。因此，許多國家尤其是發(fā)達(dá)國家，非常重視新催化劑的研制和催化技術(shù)的發(fā)展，均將催化劑技術(shù)作為新世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)。催化劑和催化作用：催化劑能加速化學(xué)反應(yīng)而本身不被消耗的物質(zhì)。催化作用是一種化學(xué)作用，是靠少量催化劑來加速化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象。?催化劑的基本特性：加快反應(yīng)速度，但只能加速熱力學(xué)上可能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)；不能改變化學(xué)平衡的位置，故對正反應(yīng)有效的催化劑對逆反應(yīng)也有效；對反應(yīng)有選擇性。?催化劑的分類：目前工業(yè)上用的催化劑有2000多種，有不同的分類方法，按工藝與工程特點(diǎn)分為多相固

4、體催化劑、均相配合物催化劑和酶催化劑三類。2.均相催化催化劑和反應(yīng)物同處于一相，沒有相界存在而進(jìn)行的反應(yīng)，稱為均相催化作用，能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑。溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨(dú)立起作用，活性中心均一，具有高活性和高選擇性。?均相催化劑:?催化機(jī)理易于研究和表征；活性大于多相催化劑；與反應(yīng)混合物分離困難；昂貴，中心離子多為貴金屬；熱穩(wěn)定性較差，以致限制反應(yīng)溫度的提高，轉(zhuǎn)化率低而催化劑耗損大；對金

5、屬反應(yīng)器腐蝕嚴(yán)重。3.多相催化多相催化劑又稱非均相催化劑呈如今不同相的反應(yīng)中，即和它們催化的反應(yīng)物處于不同的狀態(tài)。例如：在生產(chǎn)人造黃油時，通過固態(tài)鎳（催化劑），能夠把不飽和的植物油和氫氣轉(zhuǎn)變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑，被它催化的反應(yīng)物則是液態(tài)（植物油）和氣態(tài)（氫氣）。一個簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物吸附在催化劑的表面，反應(yīng)物內(nèi)的鍵因十分的脆弱而導(dǎo)致新的鍵產(chǎn)生，但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產(chǎn)物出現(xiàn)?，F(xiàn)已知許多表反應(yīng)發(fā)生吸附反應(yīng)的不同可能性的結(jié)構(gòu)位置。多相固體催化劑：應(yīng)用廣；易與

6、反應(yīng)系統(tǒng)分離；催化過程易于控制，產(chǎn)品質(zhì)量高；催化機(jī)理復(fù)雜。?作用多相催化劑主催化劑催化作用助催化劑提高主催化劑的活性、選擇性、耐熱性、抗毒性、機(jī)械強(qiáng)度和壽命等。又分結(jié)構(gòu)、電子和晶格缺陷助催化擠。載體提高表面積、耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度，含量大于助催化擠，是活性組分的分散劑、粘合劑和支載物。穩(wěn)定劑、穩(wěn)定劑與載體相似，抑制劑與助催化劑的作用相反抑制劑4.生物催化酶是生物催化劑，是植物、動物和微生物產(chǎn)生的具有催化能力的有機(jī)物（絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)。但少量RNA也具有生物催化功能），舊稱酵素。酶的催化作用同樣具有選擇性

7、。例如，淀粉。酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖，蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成肽等?；畹纳矬w利用它們來加速體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。如果沒有酶，生物體內(nèi)的許多化學(xué)反應(yīng)就會進(jìn)行得很慢，難以維持生命。大約在37℃的溫度中（人體的溫度），酶的工作狀態(tài)是最佳的。如果溫度高于50℃或60℃，酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。因此，利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑，在低溫下使用最有效。酶在生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等方面，都有重大意義。當(dāng)前，酶制劑的應(yīng)用日益廣泛。(例如：酶制劑在工業(yè)上可作催化劑使用，某些酶還是珍貴的藥物。)???

8、生物催化劑：高效性（用量少，活性高）、高選擇性（底物專一性，即每一種酶只能催化已知或一族特定底物的反應(yīng)；反應(yīng)專一性，即只能催化某種特定的反應(yīng)）、反應(yīng)條件溫和（常溫、常壓和接近中性的PH下進(jìn)行）、自動調(diào)節(jié)活性（酶的活力受到多方面因素的控制，通過自動調(diào)節(jié)酶的活性和酶量，以滿足生命過程的各種需要）。5.催化劑在各工業(yè)過程中的重要作用?催化劑在合成氨、石油煉制、精細(xì)化工、專用化學(xué)品工業(yè)及三大合成（合成樹脂與塑料、合成橡膠及合成纖維）工業(yè)中的應(yīng)用。?5.1催化劑在合成氨中的應(yīng)用