催化劑考試復(fù)習(xí)題

催化劑考試復(fù)習(xí)題一、名詞解釋催化劑：一類能夠轉(zhuǎn)變化學(xué)反響的速度，不轉(zhuǎn)變熱力學(xué)平衡，并不被明顯消耗的物質(zhì)。催化作用：是一種化學(xué)作用，是靠用量極少而本身不被明顯消耗的一種叫催化劑的外加物質(zhì)來加速或減慢化學(xué)反響速度的現(xiàn)象。載體：是催化活性的分散劑、粘合劑或支撐體，是負(fù)載活性組分的骨架。碳離子反響規(guī)律：酸堿催化劑對很多烴類分子具有催化活性。酸性催化劑可以供給質(zhì)子或承受電子對，使烴類分子轉(zhuǎn)變成帶正電荷的正碳離子，循正碳離子反響機理進(jìn)展催化轉(zhuǎn)化；而堿性催化劑進(jìn)攻烴類分子后，往往奪取質(zhì)子或給烴類分子施放電子對，使反響按負(fù)碳離子反響機理進(jìn)展外表質(zhì)量作用定律：抱負(fù)吸附層中的外表基元反響，其速率與反響物在外表上的濃度成正比，而外表濃度的冪是化學(xué)計量方程的計量系數(shù)。催化劑壽命：是指催化劑在確定反響條件下維持確定反響活性和選擇性的使用時間。酸強度：是指給出質(zhì)子的力氣〔B酸強度〕或承受電子對的力氣〔L〕。浸漬法：把載體浸漬〔浸泡〕在含有活性組分〔和助催化劑〕的化合物溶液中，經(jīng)過一段時間后除去剩余的液體，再經(jīng)枯燥、焙燒和活化〔復(fù)原或硫化〕后即得催化劑〔廣泛用于制備負(fù)載型催化劑，尤其負(fù)載型金屬催化劑〕。催化劑中毒：是指催化劑在微量毒物作用下喪失活性和選擇性。二、簡答題催化劑在化工生產(chǎn)的重要功能1〕使得原來難以在工業(yè)上實現(xiàn)的過程得以實現(xiàn)。由過去常常使用的一種原料，可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N原料。原來無法生產(chǎn)的過程，可以實現(xiàn)生產(chǎn)。原來需要多步完成的，變?yōu)橐徊酵瓿?。由原來產(chǎn)品質(zhì)量低，能耗大，變?yōu)樯a(chǎn)本錢低，質(zhì)量高由原來轉(zhuǎn)化率低，副產(chǎn)物多，污染嚴(yán)峻，變?yōu)檗D(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物單一，污染削減酸堿催化作用與氧化復(fù)原催化作用的比照①酸堿型催化反響其反響機理是由于催化劑與反響物分子之間通過收受電子對而配位，或者發(fā)生極化，形成離子型活性中間物種所進(jìn)展的催化反響。②氧化復(fù)原型催化反響其反響機理是由于催化劑與反響物分子之間通過單個電子的轉(zhuǎn)移，而形成活性中間物種進(jìn)展的催化反響。分子篩催化劑的作用①具有較高活性；②具有較高選擇性，可擇形催化；③具有較靈敏的調(diào)變性；④具有較好的穩(wěn)定性。催化劑制備中原料與配料的選擇原則原料的選擇:1.符合產(chǎn)品的性能要求；2.所含的雜質(zhì)簡潔去除，或限定在某個范圍；3.簡潔獲得，價格廉價，易于加工；4.對環(huán)境不存在污染或經(jīng)處理能除去污染配料的選擇原則：1.當(dāng)配制成溶液時，水溶性物質(zhì)可用水作為配料，但也應(yīng)留意其酸性。2.當(dāng)原料不溶于水時，承受其它溶劑作為配料時，應(yīng)簡潔除去，或者它的存在不影響催化劑的催化性能。3.原料的配比可用重量比或原子比，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確并且符合催化劑的要求催化劑失活的主要緣由與類型在恒定反響條件下，進(jìn)展的催化反響的活性和選擇性，隨著運行的時間而下降的現(xiàn)象，稱為Cat的失活〔Deactivation〕或衰變〔Decay〕。催化劑的失活是一個簡潔的物理和化學(xué)過程，通常將失活過程劃分為三種類型：〔1化劑積炭等堵塞失活，屬于物理的；〔2〕催化劑中毒失活，屬于化學(xué)的；〔3〕催化的熱失活和燃燒失活；屬于熱學(xué)的。固體酸堿催化劑的酸堿性來源于調(diào)整〔1〕來源:①構(gòu)造不同，在一樣的配位數(shù)狀況下，以不同的價態(tài)的原子取代，產(chǎn)生電荷不平衡而產(chǎn)生的；同樣當(dāng)價態(tài)一樣而配位數(shù)不同，會使其構(gòu)造不平衡，產(chǎn)生酸性。②對于金屬鹽類，當(dāng)含有少構(gòu)造量水時，金屬離子對H2O極化作用，會產(chǎn)生Ｂ酸中心?！参业拇鸢福弘婋x、承受電子、供給電子〕(2)調(diào)整：①合成具有不同硅鋁比的沸石，或者將低硅沸石通過脫鋁通過硅鋁比；②通過調(diào)整交換陽離子類型、數(shù)量，來調(diào)整酸強度或酸濃度，改善活性和選擇性；③通過高溫焙燒、高溫水熱處理、預(yù)積碳或堿中毒，削減或減弱其強酸中心，從而轉(zhuǎn)變活性和選擇性；④通過轉(zhuǎn)變反響氣氛，從而轉(zhuǎn)變活性。金屬催化劑的催化作用特征〔1〕金屬催化劑通常是以金屬晶體的形式存在，而且具有多種晶體構(gòu)造，由此也為化學(xué)吸附供給多種吸附中心?！?〕由于這些中心相互靠近，有利于被吸附物種相互作用而進(jìn)展反響。〔3〕由于吸附中心的多樣性，也就造成競爭反響的同時發(fā)生，降低了金屬催化劑的選擇性?！?〕對雙原子分子，簡潔進(jìn)展解離吸附，從而進(jìn)展各類反響。幾個吸附方程的特點載體的作用與功能①最重要的功能是分散活性組分、作為活性組分的基底，使活性組分保持大的外表積。②降低對毒物的敏感性；③載體為 Cat.供給確定的孔隙構(gòu)造；④改進(jìn)催化劑的機械強度，及抵抗條件的應(yīng)力力氣⑤有些載體具有雙功能性。工業(yè)催化劑設(shè)計開發(fā)的過程與程序1〕探究階段依據(jù)反響特點，查閱有關(guān)文獻(xiàn)分析、理論指導(dǎo)等，從技術(shù)上和濟濟上設(shè)計并初步進(jìn)展研制。經(jīng)測定、篩選、改進(jìn)，確定供進(jìn)一步放大爭論的催化劑。該階段通常在試驗室中進(jìn)展。一般只進(jìn)展合成方法與催化劑活性、選擇性的評價試驗。試驗室通常是在小型的能反映催化劑本征活性的裝置上進(jìn)展試驗?！衬M放大階段將第一階段篩選的催化劑取確定數(shù)量，在工業(yè)生產(chǎn)條件下，進(jìn)展活性、選擇性、壽命、再生產(chǎn)性等性能方面的考察，經(jīng)過改進(jìn)與完善，獲得催化劑的全面性能數(shù)據(jù)，提出可以在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模上應(yīng)用以及進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。試驗通常是在確定規(guī)模的工業(yè)裝置上進(jìn)展〔按生產(chǎn)條件〕，可在放大試驗室或工業(yè)裝置側(cè)線進(jìn)展。在這階段還應(yīng)對反響動力學(xué)規(guī)律進(jìn)展?fàn)幷?，為工業(yè)放大供給數(shù)據(jù)與資料。〕工業(yè)生產(chǎn)階段設(shè)計與建立工業(yè)生產(chǎn)的反響裝置和催化劑生產(chǎn)車間，經(jīng)過試車正式進(jìn)展工業(yè)化生產(chǎn)。應(yīng)當(dāng)特別指出的是，在上述每一個階段中，都應(yīng)格外留意經(jīng)濟上的可行性，進(jìn)展技術(shù)與經(jīng)濟的全面評價與分析，否則生產(chǎn)上全無意義。三、論述題試分析沉淀法與凝膠法制備催化劑的影響因素，并對其制備方法的優(yōu)缺點進(jìn)展評述沉淀法:其化學(xué)組成和構(gòu)造，沉淀物的性能又由沉淀狀態(tài)和條件〔濃度、溫度、ＰＨ值等〕所打算。濃度、溫度、攪拌、PH值.凝膠法：除了PH值外，引入的物質(zhì)的酸性以及其電離性〔電解質(zhì)性質(zhì)〕和凝膠放置的時間都對其有較大的影響。另外，縮合反響的強弱，對分散過程也有確定的影響。1)優(yōu)點：①有利于雜質(zhì)的去除；②可獲得活性組分分散度較高的產(chǎn)品；③制備多組分催化劑時，有利于組分間的嚴(yán)密結(jié)合，形成適宜的活性構(gòu)造；④活性組分于載體的結(jié)合較嚴(yán)密，不易流失。缺點：①沉淀過程機理簡潔，不易把握；②制備多組分催化劑時，均勻度不易保證；③制造工藝流程較長，而且簡潔，生產(chǎn)費用大。區(qū)分：凝膠法于沉淀法相比較，它能制備較為均勻的多組分催化劑，但凝膠法的設(shè)備更加浩大，費用更高。試分析過渡金屬氧化物催化劑的氧化復(fù)原反響機理〔舉例說明〕。過渡金屬氧化物催化劑在催化氧化反響過程當(dāng)中，特別是對烴類氧化反響中，反響產(chǎn)物中的氧往往不是直接來自氣相中的氧，而是來自金屬氧化物中的晶格氧，氣相中的氧只是用來補充催化劑在反響中消耗的晶格氧。試舉例說明試驗室篩選催化劑過程及內(nèi)容，并畫出評價裝置示意圖。確定一個過程〔目標(biāo)反