培训课件：催化化学.pptVIP

催化化学 主讲：栾 春 晖 主要内容 绪论 催化剂与催化作用基本知识 催化剂的表面吸附与孔内扩散 酸碱催化剂及其催化作用 金属催化剂及其催化作用 过渡金属氧化物催化剂 络合催化剂及其催化作用 催化剂的选择、制备、使用与再生 形态各异的催化剂 填装了催化剂的反应器 催化的重要性： 催化剂是影响化学反应的重要媒介物，是许多化工产品开发、生产的关键。 当代社会的三大支柱产业能源、材料、信息前两者与化学工业密切相关，即与催化剂相关，因此催化剂的发展水平与国家综合实力、人民生活水平的高低关系甚大。据统计，现代燃料工业、化学工业的生产中，80％以上采用催化剂；此外，食品、医药等工业也广泛使用催化剂，并且新产品采用催化剂的比例也高于传统产品，有机产品高于无机产品。 A.石油化工 ? 烯烃聚合（乙烯、丙烯、丁二烯、苯 乙烯) 1953年：Ziegler发明乙烯聚合催化体系：TiCl4/Et3Al 1954年：Natta发明乙烯聚合催化体系： TiCl3/Et2AlCl 1957年：意大利的Montecation公司发明：丙烯聚合 1976年：镍催化→茂金属催化 1998年：铁系配位催化剂 B.一碳化学： ? CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH →醋 酸、酸酐、乙二醇…… ? 烷烃的活化 →新官能团化合物。 C）精细化工： ? 医药和农药（高选择性，手性） D）生物化学：植物和动物的生命过程 E）环境科学：洁净能源→氢能 “没有催化剂就不能建立近代化学工业” 不仅可以从许多科学领域找到它的灵感，而且可和许多新技术，象分子生物学、或生物工程那样，在未来出现令人鼓舞的发现和新的发明。 经济价值： 催化剂是小产量、高附加值的特殊精细化工产品。1990年，产量为68.3万吨，销售额59.84亿美元，而其产品（通过催化过程生产的）的销售额11669亿美元，1美元产生195美元的产品。所以，催化剂工业有着直接可观的经济效益。 历史及发展： 1908年，德国化学家哈伯发现高温下 3H2＋N2?2NH3，ΔG＝－33.36kJ.mol-1，在适当的催化剂作用下可以进行，通过大量试验各种物质，发现用?－Fe 为催化剂可以成功实现上述转化。 合成氨的发明者哈伯， Fritz Haber 1868一1934 在化学发展史上，有一位化学家，虽早已长眠地下，却曾给世人留下过关于他的功过是非的激烈争论。他就是本世纪初世界闻名的德国物理化学家、合成氨的发明者弗里茨·哈伯（Fritz Haber）。 哈伯与诺贝尔化学奖 赞扬哈伯的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡，针锋相对、截然不同的评价，同指一人而言，令人愕然；哈伯的功过是非究竟如何，且看这位化学家一生所走的辉煌而又坎坷的道路。 翻阅诺贝尔化学奖的记录，就能看到处1916—1917年没有颁奖，因为这期间，欧洲正经历着第一次世界大战，1918年颁了奖， 化学奖授予德国化学家哈伯。这引起了科学家的议论，英法等国的一些科学家公开地表示反对，他们认为，哈伯没有资格获得这一荣誉。这究竟是为什么？ 利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向：提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。这实际上就为合成氨的试验提供了理论指导。当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出：氮和氢在高压条件下是不能够合成氨的，并提供了一些实验数据。法国化学家勒夏特里第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。 哈伯首先进行一系列实验，探索合成氨的最佳物理化学条件。在实验中他所取得的某些数据与能斯特的有所不同，他并不盲从权威，而是依靠实验来检验，终于证实了能斯特的计算是错误的。在一位来自英国的学生洛森诺的协助下，哈伯成功地设计出一套适于高压实验的装置和合成氨的工艺流程，这流程是：在炽热的焦炭上方吹入水蒸汽，可以获得几乎等体积的一氧化碳和氢气