第一章(3)催化作用與催化劑

1、第一章第一章 催化作用與催化劑基礎(chǔ)催化作用與催化劑基礎(chǔ)1.1. 催化作用的定義與特征催化作用的定義與特征2.2. 對(duì)工業(yè)催化劑的要求對(duì)工業(yè)催化劑的要求3.3. 催化劑的組成與功能催化劑的組成與功能4.4. 催化劑體系分類(lèi)催化劑體系分類(lèi)第一節(jié)第一節(jié) 催化作用的定義與特征催化作用的定義與特征一、定義一、定義國(guó)際理論化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)國(guó)際理論化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)19811981年提出定義：年提出定義：催化劑催化劑: : 是一種物質(zhì)，它能加速反應(yīng)的速率而是一種物質(zhì)，它能加速反應(yīng)的速率而不改變不改變?cè)撛?反應(yīng)的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能自由能的變化。的變化。催化作用催化作用: : 把催化劑的這種作

2、用稱(chēng)為催化作用。把催化劑的這種作用稱(chēng)為催化作用。催化反應(yīng)：催化反應(yīng)：涉及催化劑的反應(yīng)為催化反應(yīng)。涉及催化劑的反應(yīng)為催化反應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能：自由能： G 0 = RT lnK二、催化作用的特征二、催化作用的特征1.1. 只能加速熱力學(xué)上可行的反應(yīng)只能加速熱力學(xué)上可行的反應(yīng); ;2.2. 只加速反應(yīng)趨于平衡，而不改變平衡的位置；只加速反應(yīng)趨于平衡，而不改變平衡的位置；3.3. 通過(guò)改變反應(yīng)歷程改變反應(yīng)速度；通過(guò)改變反應(yīng)歷程改變反應(yīng)速度；4.4. 降低反應(yīng)活化能；降低反應(yīng)活化能；5.5. 催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性；催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性；6.6. 參加反應(yīng)后催化劑會(huì)有變化，但變化很小；參加

3、反應(yīng)后催化劑會(huì)有變化，但變化很??；7.7. 催化劑有一定的壽命。催化劑有一定的壽命。 H2(g) + 0.5 O2 (g) = H2O (g) G 0298 = - 228.6 kJ/mol 當(dāng)當(dāng)H2和和O2于于200下混合時(shí)，并沒(méi)有下混合時(shí)，并沒(méi)有H2O(g)生成生成; ; 而在相同的條件下，加入少量的而在相同的條件下，加入少量的Cu，則有則有H2O(g)生成。生成。 Cu + O2 = CuO CuO + H2 = H2O + Cu H2 + O2 = H2O 催化劑循環(huán)過(guò)程催化劑循環(huán)過(guò)程 O2 Cu H2O CuO H2 G 0 01 1、只能加速熱力學(xué)上可行的反應(yīng)、只能加速熱力學(xué)上可行

4、的反應(yīng)2 2、只加速反應(yīng)趨于平衡，而不改變平衡的位置、只加速反應(yīng)趨于平衡，而不改變平衡的位置 三聚乙醛三聚乙醛 乙醛乙醛 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 60.5 催化劑催化劑催化劑在體系中的含量催化劑在體系中的含量達(dá)到平衡時(shí)體積增量達(dá)到平衡時(shí)體積增量SO20.0028.19SO20.0638.34SO20.0798.20ZnSO42.78.13HCl0.158.15草酸草酸0.528.27磷酸磷酸0.548.10合合 計(jì)計(jì)8.19 催化劑不影響平衡常數(shù)催化劑不影響平衡常數(shù)平衡時(shí)平衡時(shí) G 0 = RT lnK G 0 催化催化 = G 0 非催化非催化注：若一種物質(zhì)，加入反應(yīng)體系后，使注：若一種物質(zhì)，加入

5、反應(yīng)體系后，使 G 0 有了改變有了改變，就不能被看作是催化劑。就不能被看作是催化劑。 C6H6(l) + CO(g) = C6H6CHO(l) G 0298 = 8.63 kJ G 0373 = 18.21 kJ 加入加入 AlCl3 C6H6(l) + CO(g) + AlCl3(s) = C6H6CHO AlCl3(s) G 0298 = 1.67 kJ絡(luò)合物形成，標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。絡(luò)合物形成，標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。 AlCl3不是催化劑。不是催化劑。 C6H6 RCl C6H5 R HClAlCl3 k正正與與k逆逆 有相同的增加倍數(shù)有相同的增加倍數(shù) Ka = k正正 / k逆逆 催化劑不改變

6、催化劑不改變Ka推論：推論：催化劑在改變正反應(yīng)速度常數(shù)時(shí)，也必須以催化劑在改變正反應(yīng)速度常數(shù)時(shí)，也必須以 相同的倍數(shù)提高逆反應(yīng)速度。相同的倍數(shù)提高逆反應(yīng)速度。例例： C6H6 3H2 C6H12 Pt ，Pd，Ni 200240 苯完全加氫生成環(huán)己烷；苯完全加氫生成環(huán)己烷； Pt ，Pd，Ni 260300 環(huán)己烷則脫氫生成苯。環(huán)己烷則脫氫生成苯。 例例1：四價(jià)鈰離子氧化一價(jià)鉈離子的反應(yīng)四價(jià)鈰離子氧化一價(jià)鉈離子的反應(yīng)，Cat：Mn2+ 。無(wú)催化劑時(shí)：無(wú)催化劑時(shí)： 2Ce4+ + Tl+ 2Ce3+ + Tl3+按碰撞理論，該反應(yīng)發(fā)生三分子碰撞，幾率較小，速度很慢。按碰撞理論，該反應(yīng)發(fā)生三分子碰

7、撞，幾率較小，速度很慢。加催化劑加催化劑Mn2+后后： Ce4+ + Mn2+ Ce3+ + Mn3+ Mn3+ + Ce4+ Mn4+ + Ce3+ Mn4+ + Tl+ Mn2+ + Tl3+雙分子碰撞的幾率較三分子碰撞的幾率大約：雙分子碰撞的幾率較三分子碰撞的幾率大約：10181022倍。倍。3 3、通過(guò)改變反應(yīng)歷程改變反應(yīng)速度、通過(guò)改變反應(yīng)歷程改變反應(yīng)速度4 4、降低反應(yīng)活化能、降低反應(yīng)活化能 理論推導(dǎo)理論推導(dǎo) 無(wú)催化劑無(wú)催化劑： A + B = AB E 有催化劑有催化劑： A + K AK E1 E2 AK + B AB + K E3若第二步是速率控制步驟，則有若第二步是速率控制步

8、驟，則有： r = r3 = k3 CAK CB由第一步的平衡關(guān)系有由第一步的平衡關(guān)系有： CAK= k1CACK/k2k1k2k3EBAkCCCkkkr231總的反應(yīng)速率常數(shù)總的反應(yīng)速率常數(shù)將各速率常數(shù)以將各速率常數(shù)以Arrhenius方程表示方程表示代入上式得代入上式得：催化反應(yīng)總的活化能催化反應(yīng)總的活化能(表觀活化能表觀活化能): E = E1 + E3 - E2 E1E; E3E, 所以所以： E E kCkkkk231RTEAek/RTEEEKeCAAAk/ )231(231 例例1： N2 3H2 2NH3 無(wú)催化劑時(shí)活化能無(wú)催化劑時(shí)活化能 ：334.6 kJ/ mol (速度極慢

9、速度極慢) 加加Fe催化劑的活化能：催化劑的活化能： N2 + 2* 2N* 需要活化能需要活化能：70 kJ/ mol。 H2 + 2* 2H* N* + H* NH* + * NH* + H* NH2* + * NH2* + H* NH3* + * NH3* NH3 + *500 常壓常壓 無(wú)催化劑無(wú)催化劑 334.6 kJ/ mol 500 常壓常壓 Fe催化劑催化劑 70 kJ/ mol大型合成氨廠大型合成氨廠：壓力壓力： 20 35 MPa溫度溫度： 400 500 催化劑催化劑： Fe / K / CaO / Al2O3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果反反 應(yīng)應(yīng)E非催化非催化E催化催化E催化劑催

10、化劑2HI = I2 + H218459-125Pt105-79Au2N2O = 2N2 + O2245134-111Pt121-124Au2SO2 + O2 = 2SO325159-192Pt110.8-140.2NO283.6-167.4V2O52NH3 = N2 +3 H2335197-138Os134176-201159Mo163-172W159176-176159Fe非催化和催化反應(yīng)的活化能非催化和催化反應(yīng)的活化能（kJ/mol） 理論分析理論分析 碰撞理論碰撞理論按照碰撞理論按照碰撞理論： k = p Z e-E/RT 對(duì)單分子反應(yīng)，假設(shè)速率控制步驟是反應(yīng)物在催化對(duì)單分子反應(yīng)，假設(shè)

11、速率控制步驟是反應(yīng)物在催化劑表面吸附。劑表面吸附。有催化劑有催化劑： Z 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物分子與活性中心碰單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物分子與活性中心碰撞次數(shù)撞次數(shù)；無(wú)催化劑無(wú)催化劑： Z 反應(yīng)物分子之間碰撞次數(shù)反應(yīng)物分子之間碰撞次數(shù)； 催化劑濃度十分小催化劑濃度十分?。篫 Z (1012倍倍) 要使反應(yīng)速度相等要使反應(yīng)速度相等：E E (65 kJ/mol) 要顯示催化活性活化能差需超過(guò)要顯示催化活性活化能差需超過(guò) 100 kJ/mol k = BT/ h e-G/RT B Boltzmann 常數(shù)常數(shù) h plank 常數(shù)常數(shù) G = H TS k = BT/h eS/R eH/RT Arrhenius

12、公式公式：k = AeE/RT A = BT/h e S/R 因?yàn)橐驗(yàn)?S催化催化 壽命壽命 活性活性; ; 可再生反復(fù)使用催化劑，再生與壽命關(guān)系?？稍偕磸?fù)使用催化劑，再生與壽命關(guān)系。載體：載體：高熔點(diǎn)氧化物、高熔點(diǎn)氧化物、分子篩、活性炭分子篩、活性炭粘土。粘土。活性組分：活性組分：金屬、硫化物金屬、硫化物半導(dǎo)體氧化物半導(dǎo)體氧化物絕緣體氧化物絕緣體氧化物例：氨合成催化劑例：氨合成催化劑 Fe-Al2O3-K2O Fe 為主催化劑為主催化劑。使用前使用前：Fe3O4 和和 FeAl2O4使用時(shí)使用時(shí)：- Fe1、主催化劑成分主催化劑成分一種物質(zhì)組成一種物質(zhì)組成： 乙烯乙烯 環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷 主

13、催化劑主催化劑：Ag多種物質(zhì)組成：多種物質(zhì)組成： 丙烯丙烯 丙烯腈丙烯腈 催化劑催化劑：Mo-Bi一、活性組分一、活性組分q 共催化劑共催化劑 (cocatalyst)： 活性組分不止一個(gè)，但單獨(dú)存在對(duì)反應(yīng)也有活性活性組分不止一個(gè)，但單獨(dú)存在對(duì)反應(yīng)也有活性;例例：Au-Pd/Al2O3 ； Au、Pd催化苯甲醇氧化。催化苯甲醇氧化。q 雙功能催化劑雙功能催化劑： 兩類(lèi)活性部位，一類(lèi)催化某些反應(yīng)步驟；另一類(lèi)催化兩類(lèi)活性部位，一類(lèi)催化某些反應(yīng)步驟；另一類(lèi)催化另一步驟。另一步驟。例例：重整催化劑重整催化劑 Pt /Al2O3 脫氫和加氫脫氫和加氫 Pt 部位部位； 異構(gòu)化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng) Al2O3

14、酸性部位酸性部位 很多很多催化反應(yīng)催化反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)速度和催化劑表面積成正比，希速度和催化劑表面積成正比，希望催化劑盡可能高的表面積。望催化劑盡可能高的表面積。 有些催化劑有些催化劑可制成可制成多孔和較高的比表面積多孔和較高的比表面積例例：Raney Ni 多孔和高的表面積多孔和高的表面積。 2Ni-Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 + 2Ni 有些催化劑需有些催化劑需借助于載體借助于載體，把活性組分分散在有高，把活性組分分散在有高孔隙率的顆粒表面上孔隙率的顆粒表面上。如如：Pt/Al2O3 催化劑活性組分的分散劑，粘合物或支撐體，催化劑活性組分的分散劑，粘合物或支

15、撐體，是負(fù)載催化劑活性組分的骨架。是負(fù)載催化劑活性組分的骨架。 二、載體二、載體 高熔點(diǎn)載體高熔點(diǎn)載體類(lèi)別類(lèi)別氧化物氧化物溶點(diǎn)溶點(diǎn)/類(lèi)別類(lèi)別氧化物氧化物溶點(diǎn)溶點(diǎn)/堿性堿性MgO3073兩性?xún)尚?Al2O32318CaO2853TiO22113Ca2SiO42407中性中性MgAl2O42408BaO2196MgCr2O42300Ca3SiO52173ZnCr2O42173兩性?xún)尚訲hO22323ZnAl2O42100ZrO22988CaSiO31813CeO22873酸性酸性-Al2O32318Cr2O32708SiO21973La2O32588SiO2-Al2O31818催化劑載體功能催化劑

16、載體功能1. 提供有效表面積和適宜孔結(jié)構(gòu)提供有效表面積和適宜孔結(jié)構(gòu) 催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)：比表面、孔結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)：比表面、孔結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔徑分布等，對(duì)催化劑活性和選擇性會(huì)有很大影響，而徑分布等，對(duì)催化劑活性和選擇性會(huì)有很大影響，而此結(jié)構(gòu)又此結(jié)構(gòu)又多是多是由載體決定。由載體決定。例例：Ni、Ag、Pt 等等，必須負(fù)載于必須負(fù)載于Al2O3等載體上等載體上。2. 維持活性組分高分散度維持活性組分高分散度 作用：作用：負(fù)載可防止活性組分微晶發(fā)生半熔或再負(fù)載可防止活性組分微晶發(fā)生半熔或再結(jié)晶；結(jié)晶； 機(jī)理：機(jī)理：負(fù)載使活性組分的微晶相互隔開(kāi)，不易負(fù)載使活性組分的微晶相互隔開(kāi)，不易發(fā)生

17、燒結(jié)和聚集發(fā)生燒結(jié)和聚集。 當(dāng)溫度為當(dāng)溫度為 0.3Tm( (Huttig 溫度溫度）時(shí)，開(kāi)始發(fā)生）時(shí)，開(kāi)始發(fā)生晶格表面質(zhì)點(diǎn)的遷移（晶格表面質(zhì)點(diǎn)的遷移（Tm為熔點(diǎn)）；當(dāng)溫度為為熔點(diǎn)）；當(dāng)溫度為 0.5Tm ( ( Tammam 溫度溫度）時(shí)，開(kāi)始發(fā)生晶格體相）時(shí)，開(kāi)始發(fā)生晶格體相內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)遷移。內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)遷移。 例：例：Cu、Ag、Au熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：1300K左右；左右；Huttig 溫度：溫度：430K； 很容易燒結(jié)。很容易燒結(jié)。 Fe、Co、Ni熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：1800K左右；左右；Huttig溫度：溫度：600K。 例：例：Pt黑黑(0.55 nm): 673 K時(shí)，數(shù)小時(shí)聚集成時(shí)，數(shù)小時(shí)聚集成

18、50 nm微晶微晶； 常溫常溫6個(gè)月聚集成個(gè)月聚集成 200 nm顆粒顆粒。 Pt/Al2O3：常溫下常溫下，Pt晶粒數(shù)年未見(jiàn)變化晶粒數(shù)年未見(jiàn)變化。金屬與載體的相互作用有利于阻止金屬微晶的燒結(jié)和晶粒金屬與載體的相互作用有利于阻止金屬微晶的燒結(jié)和晶粒長(zhǎng)大。長(zhǎng)大。Ns/NT：八面體晶粒球表面上原子數(shù)：八面體晶粒球表面上原子數(shù)Ns占晶粒中原子總數(shù)占晶粒中原子總數(shù)NT之比之比 3. 增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，使增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，使Cat具有一定形狀具有一定形狀 催化劑的機(jī)械強(qiáng)度催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，是指它抗磨損、抗沖擊、抗重，是指它抗磨損、抗沖擊、抗重力、抗壓和適應(yīng)溫度、相變的能力。力、抗壓和適應(yīng)溫度、相

19、變的能力。機(jī)械強(qiáng)度高的催化劑機(jī)械強(qiáng)度高的催化劑，能經(jīng)受住顆粒之間、顆粒與，能經(jīng)受住顆粒之間、顆粒與氣流、器壁之間的磨損，催化劑運(yùn)輸、裝填時(shí)的沖氣流、器壁之間的磨損，催化劑運(yùn)輸、裝填時(shí)的沖擊，催化劑自身的重量負(fù)荷，以及反應(yīng)始終、還原擊，催化劑自身的重量負(fù)荷，以及反應(yīng)始終、還原過(guò)程等發(fā)生的溫變、相變所產(chǎn)生的應(yīng)力，顆?？紫哆^(guò)程等發(fā)生的溫變、相變所產(chǎn)生的應(yīng)力，顆?？紫吨薪Y(jié)焦產(chǎn)生膨脹等而不致破裂或粉碎。中結(jié)焦產(chǎn)生膨脹等而不致破裂或粉碎。機(jī)械強(qiáng)度差的催化劑機(jī)械強(qiáng)度差的催化劑，由于上述種種過(guò)程導(dǎo)致其破，由于上述種種過(guò)程導(dǎo)致其破裂或粉化，導(dǎo)致流體分布不均，增加床層阻力，乃裂或粉化，導(dǎo)致流體分布不均，增加床層阻

20、力，乃至被迫停產(chǎn)。至被迫停產(chǎn)。催化劑機(jī)械強(qiáng)度與載體的材質(zhì)、物性以及制催化劑機(jī)械強(qiáng)度與載體的材質(zhì)、物性以及制造方法有關(guān)。造方法有關(guān)。 低熔點(diǎn)的固體物：低硬度、低強(qiáng)度低熔點(diǎn)的固體物：低硬度、低強(qiáng)度 高熔點(diǎn)的固體物：高硬度、高強(qiáng)度高熔點(diǎn)的固體物：高硬度、高強(qiáng)度 負(fù)載型催化劑的強(qiáng)度：負(fù)載型催化劑的強(qiáng)度： 共膠法共膠法 共沉淀法共沉淀法 浸漬法浸漬法3. 增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，使增強(qiáng)催化劑的機(jī)械強(qiáng)度，使Cat具有一定形狀具有一定形狀 (續(xù)續(xù))CN28型轉(zhuǎn)化催化劑型轉(zhuǎn)化催化劑是以鎳為活性組分是以鎳為活性組分催化劑陶瓷催化劑陶瓷脫砷（脫硫）催化劑系列脫砷（脫硫）催化劑系列金屬載體金屬載體催化劑催化劑加氫催化

21、劑系列加氫催化劑系列氨合成催化劑氨合成催化劑脫氯劑系列脫氯劑系列4. 改善催化劑傳導(dǎo)性改善催化劑傳導(dǎo)性 載體具有較大的熱容和良好的導(dǎo)熱性。載體具有較大的熱容和良好的導(dǎo)熱性。5. 5. 減少活性組分的含量減少活性組分的含量 減少貴金屬減少貴金屬（Pt、Pd、Rh）用量用量 可起稀釋作用可起稀釋作用 金屬含量由反應(yīng)及工業(yè)條件決定金屬含量由反應(yīng)及工業(yè)條件決定 0. 3% Pt/Al2O3 or 70% Ni/Al2O3 50% 負(fù)載量負(fù)載量，表，表面積面積，微晶聚結(jié)長(zhǎng)大，微晶聚結(jié)長(zhǎng)大; ; 載體間隔作用載體間隔作用50%以下以下有效。有效。例：負(fù)載例：負(fù)載Ni/AlNi/Al2 2OO3 3 Cat

22、 Cat上負(fù)載量關(guān)系上負(fù)載量關(guān)系 以上五點(diǎn)是物理作用。以上五點(diǎn)是物理作用。6. 6. 提供附加活性中心提供附加活性中心 高熔點(diǎn)、低表面高熔點(diǎn)、低表面載體載體，一般無(wú)催化活性。，一般無(wú)催化活性。 -Al2O3 膠態(tài)的水合氧化物：膠態(tài)的水合氧化物：-Al2O3（本質(zhì)上是有酸性的本質(zhì)上是有酸性的） 副反應(yīng)：副反應(yīng)： 結(jié)焦結(jié)焦 等不希望的副反應(yīng)等不希望的副反應(yīng) 帶來(lái)正效果：帶來(lái)正效果：重整重整Cat ： Pt /Al2O3Pt 正己正己烷脫氫成正己烯烷脫氫成正己烯-Al2O3 異構(gòu)化或環(huán)化異構(gòu)化或環(huán)化 不同載體對(duì)乙烷的氫解速率不同載體對(duì)乙烷的氫解速率7. 7. 直接影響活性組分的性質(zhì)直接影響活性組分的

23、性質(zhì)影響因素：影響因素： 影響金屬的分散度和形態(tài)影響金屬的分散度和形態(tài) Cat 活性產(chǎn)率不同活性產(chǎn)率不同 降低了對(duì)毒物的敏感性降低了對(duì)毒物的敏感性 增大了活性表面增大了活性表面載體載體速率速率 mol/h （ 金屬金屬）10610% Ni10% CoSiO2151230Al2O357185SiO2-Al2O37101、對(duì)載體改性對(duì)載體改性q 控制載體的穩(wěn)定性控制載體的穩(wěn)定性 900 -Al2O3 （表面積變?。┍砻娣e變小） 低溫下低溫下 三年會(huì)有明顯變化三年會(huì)有明顯變化 加入加入SiO2 或或 ZrO2 （1 2%）-Al2O3 相變溫度提高，可避免長(zhǎng)期積累的變化。相變溫度提高，可避免長(zhǎng)期積累

24、的變化。 三、助催化劑三、助催化劑 助催化劑是加到催化劑中的少量物質(zhì)，其本身沒(méi)有活性助催化劑是加到催化劑中的少量物質(zhì)，其本身沒(méi)有活性或者活性很小，但把它加到催化劑中后，可以改變催化劑的或者活性很小，但把它加到催化劑中后，可以改變催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)等，從而提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性等，從而提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和壽命。和壽命。-Al2O3 防止防止Cat 積炭積炭 ：加入少量：加入少量K2O（堿性組分）堿性組分）毒化酸中心毒化酸中心。q 雙功能催化劑雙功能催化劑 ： 重整重整Cat 加入氯化物離子，增強(qiáng)酸性加入氯化物離子，增強(qiáng)酸性。 q 抑制不希望的活性抑制不希望的

25、活性Al2O3作用：作用： 在在N2的氛圍下，有助形成的氛圍下，有助形成Fe(111)晶面晶面; Fe（111）比比Fe（110）活性高活性高440倍倍. 與活性鐵形成了固熔體，阻止鐵燒結(jié)與活性鐵形成了固熔體，阻止鐵燒結(jié); 使活性組分細(xì)小顆粒被間隔。使活性組分細(xì)小顆粒被間隔。2、對(duì)活性組分改性對(duì)活性組分改性 結(jié)構(gòu)型助劑結(jié)構(gòu)型助劑： 改變催化劑的結(jié)構(gòu)改變催化劑的結(jié)構(gòu) 合成氨催化劑合成氨催化劑 Fe - Al2O3 - K2O 電子型電子型其作用是改變主催化劑的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)催化活性選其作用是改變主催化劑的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)催化活性選擇性擇性。 加入加入K2O后，后者起電子授體作用，把電子傳后，后者起

26、電子授體作用，把電子傳給給Fe，使，使Fe原子的電子密度增加，提高其活性，所原子的電子密度增加，提高其活性，所以以K2O是電子型的助催化劑是電子型的助催化劑。合成氨催化劑合成氨催化劑 Fe - Al2O3 - K2O 合成氨合成氨K（K2O） 約約1.8% (mol) 吸附在吸附在Fe上的上的K是特別強(qiáng)的是特別強(qiáng)的施主施主，F(xiàn)e 有有d 軌道軌道 接受電子接受電子 表面電子密度增加，改變表面電子密度增加，改變N N 的的 鍵合，鍵合， 離解能幾乎為零，反應(yīng)速度增加兩個(gè)數(shù)量級(jí)。離解能幾乎為零，反應(yīng)速度增加兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 重整催化劑重整催化劑 Pt 中加入中加入Re Re與與Pt 微晶角、邊，臺(tái)階上

27、低配位數(shù)部位組合，微晶角、邊，臺(tái)階上低配位數(shù)部位組合，減少氫解，抑制結(jié)焦，穩(wěn)定性升高。減少氫解，抑制結(jié)焦，穩(wěn)定性升高。 擴(kuò)散型擴(kuò)散型： 改善催化劑中孔結(jié)構(gòu)。改善催化劑中孔結(jié)構(gòu)。 如礦物油、淀粉、有機(jī)高分子、水等如礦物油、淀粉、有機(jī)高分子、水等3 3、一些主要過(guò)程常用助、一些主要過(guò)程常用助CatCat和其功能和其功能催化劑催化劑助催化劑助催化劑功能功能Al2O3SiO2, ZrO2, P改進(jìn)熱穩(wěn)定性改進(jìn)熱穩(wěn)定性K2O毒化結(jié)焦部位毒化結(jié)焦部位HCl增加酸位增加酸位MgO阻滯活性組份燒結(jié)阻滯活性組份燒結(jié)SiO2-Al2O3Pt增加增加COCO氧化氧化沸石沸石稀土離子稀土離子增加酸性和熱穩(wěn)定性增加酸性和熱穩(wěn)定性Pd增加加氫增加加氫Pt/Al2O3Re減少氫解和燒結(jié)減少氫解和燒結(jié)MoO3/Al2O3Ni , Co增加增加C-SC-S和和C-NC-N的氫解的氫解Ni/陶制載體陶制載體K加快炭的除去加快炭的除去Cu