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(lèi)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(lái)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(duì)很多烴類(lèi)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(duì)，使烴類(lèi)分子轉(zhuǎn)變成帶正電荷的正碳離子，循正碳離子反響機(jī)理進(jìn)展催化轉(zhuǎn)化；而堿性催化劑進(jìn)攻烴類(lèi)分子后，往往奪取質(zhì)子或給烴類(lèi)分子施放電子對(duì)，使反響按負(fù)碳離子反響機(jī)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(jì)量方程的計(jì)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(shí)間。酸強(qiáng)度：是指給出質(zhì)子的力氣〔B酸強(qiáng)度〕或承受電子對(duì)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(guò)一段時(shí)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(jiǎn)答題催化劑在化工生產(chǎn)的重要功能1〕使得原來(lái)難以在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)的過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)。由過(guò)去常常使用的一種原料，可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N原料。原來(lái)無(wú)法生產(chǎn)的過(guò)程，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。原來(lái)需要多步完成的，變?yōu)橐徊酵瓿伞Ｓ稍瓉?lái)產(chǎn)品質(zhì)量低，能耗大，變?yōu)樯a(chǎn)本錢(qián)低，質(zhì)量高由原來(lái)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(jī)理是由于催化劑與反響物分子之間通過(guò)收受電子對(duì)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(jī)理是由于催化劑與反響物分子之間通過(guò)單個(gè)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(jiǎn)潔去除，或限定在某個(gè)范圍；3.簡(jiǎn)潔獲得，價(jià)格廉價(jià)，易于加工；4.對(duì)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(shí)，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(shí)，承受其它溶劑作為配料時(shí)，應(yīng)簡(jiǎn)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(lèi)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(yùn)行的時(shí)間而下降的現(xiàn)象，稱(chēng)為Cat的失活〔Deactivation〕或衰變〔Decay〕。催化劑的失活是一個(gè)簡(jiǎn)潔的物理和化學(xué)過(guò)程，通常將失活過(guò)程劃分為三種類(lèi)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(lái)源于調(diào)整〔1〕來(lái)源:①構(gòu)造不同，在一樣的配位數(shù)狀況下，以不同的價(jià)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(jià)態(tài)一樣而配位數(shù)不同，會(huì)使其構(gòu)造不平衡，產(chǎn)生酸性。②對(duì)于金屬鹽類(lèi)，當(dāng)含有少構(gòu)造量水時(shí)，金屬離子對(duì)H2O極化作用，會(huì)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(guò)脫鋁通過(guò)硅鋁比；②通過(guò)調(diào)整交換陽(yáng)離子類(lèi)型、數(shù)量，來(lái)調(diào)整酸強(qiáng)度或酸濃度，改善活性和選擇性；③通過(guò)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(qiáng)酸中心，從而轉(zhuǎn)變活性和選擇性；④通過(guò)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?！?〕由于吸附中心的多樣性，也就造成競(jìng)爭(zhēng)反響的同時(shí)發(fā)生，降低了金屬催化劑的選擇性?！?〕對(duì)雙原子分子，簡(jiǎn)潔進(jìn)展解離吸附，從而進(jìn)展各類(lèi)反響。幾個(gè)吸附方程的特點(diǎn)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(duì)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(jī)械強(qiáng)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(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程與程序1〕探究階段依據(jù)反響特點(diǎn)，查閱有關(guān)文獻(xiàn)分析、理論指導(dǎo)等，從技術(shù)上和濟(jì)濟(jì)上設(shè)計(jì)并初步進(jìn)展研制。經(jīng)測(cè)定、篩選、改進(jìn)，確定供進(jìn)一步放大爭(zhēng)論的催化劑。該階段通常在試驗(yàn)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(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)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(yàn)?！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(guò)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(yàn)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(yàn)室或工業(yè)裝置側(cè)線進(jìn)展。在這階段還應(yīng)對(duì)反響動(dòng)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(jì)與建立工業(yè)生產(chǎn)的反響裝置和催化劑生產(chǎn)車(chē)間，經(jīng)過(guò)試車(chē)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(gè)階段中，都應(yīng)格外留意經(jīng)濟(jì)上的可行性，進(jìn)展技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的全面評(píng)價(jià)與分析，否則生產(chǎn)上全無(wú)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(duì)其制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)展評(píng)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(shí)間都對(duì)其有較大的影響。另外，縮合反響的強(qiáng)弱，對(duì)分散過(guò)程也有確定的影響。1)優(yōu)點(diǎn)：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(shí)，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(diǎn)：①沉淀過(guò)程機(jī)理簡(jiǎn)潔，不易把握；②制備多組分催化劑時(shí)，均勻度不易保證；③制造工藝流程較長(zhǎng)，而且簡(jiǎn)潔，生產(chǎn)費(fèi)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(fèi)用更高。試分析過(guò)渡金屬氧化物催化劑的氧化復(fù)原反響機(jī)理〔舉例說(shuō)明〕。過(guò)渡金屬氧化物催化劑在催化氧化反響過(guò)程當(dāng)中，特別是對(duì)烴類(lèi)氧化反響中，反響產(chǎn)物中的氧往往不是直接來(lái)自氣相中的氧，而是來(lái)自金屬氧化物中的晶格氧，氣相中的氧只是用來(lái)補(bǔ)充催化劑在反響中消耗的晶格氧。試舉例說(shuō)明試驗(yàn)室篩選催化劑過(guò)程及內(nèi)容，并畫(huà)出評(píng)價(jià)裝置示意圖。確定一個(gè)過(guò)程〔目標(biāo)反