催化科学导论第一章剖析.ppt

催化科学导论 第一章 绪 论 1.1 催化技术在国计民生中的作用 气动设计 发动机功率 燃烧的安定性是高机动飞行的前提 燃料抗爆性是高压缩比稳定燃烧的前提 高辛烷值汽油的来源——催化重整 直馏汽油与裂化汽油的辛烷值约为40-50，经过催化重整，辛烷值增加至90左右； 重整反应为复杂反应，包括了烷烃骨架异构、环化脱氢、环烷烃脱氢与异构化脱氢、加氢裂解、脱硫脱氮等一系列反应 催化剂是决定柴油品质和收率的关键因素 十六烷值 凝固点 粘度 杂质 结 论 催化技术与大多数战略物资和生活必需品的生产密切相关，催化技术的进步程度在和平时期体现为经济竞争力，在战争时期更是综合战力的重要保障。 1.2 催化技术在人类社会可持续发展中的作用 环境问题 来源更加广泛 燃烧性能良好 原子经济的反应 尾气治理更加容易 联醇发电技术 联醇发电技术属于一种CCG技术 合成气制甲醇催化剂的收率标准被放宽 联醇发电的调峰机制更加合理 我国“西气东输”计划为联醇发电技术的实施提供了难得的历史契机 燃料电池技术中的催化问题 燃料电池技术其实是分步的催化氧化反应 电池中的氢源来自于燃料的催化重整 燃料电池的成本瓶颈在于电极催化剂的有效利用，即SMI属于纯粹的催化问题 需要依赖选择催化氧化反应解决燃料极CO中毒问题 新型燃料的使用依赖电极催化剂性能的改进 催化作用的基本要素 吸附中心 极化因素 能量因素 空间因素 常见的吸附反应方式 单分子吸附活化反应 双分子共吸附表面反应 (Langmiur-Hinshelwood Mechanism) 表面吸附与气相分子的反应 (Rideal-Eley Mechanism) 1.4 催化科学的学科特点 实践性 多学科性 * * 厦门大学化学化工学院 催化研究所 第一章 绪论 第二章 酸碱催化 第三章 有机金属化学与配位络合催化 第四章 多相催化作用 第五章 能源与环境催化 第六章 催化科学的主要分支简介 第七章 催化剂的评价与表征方法 第八章 催化反应的工业化 课程安排：授课13节 考核2节 参考书目： 1。 催化科学导论 廖代伟 化学工业出版社 2。 催化作用基础 李荣生，甄开吉，王国甲 科学出版社 3。 催化原理 黄开辉，万惠霖 科学出版社 4。 催化化学 吴越 科学出版社 5。 均相催化与多相催化入门 干騆真信 市川胜 宇航出版社 6。 多相催化反应动力学基础 李作俊 北京大学出版社 7。 有机金属化学 山本明夫 科学出版社 8。 多相催化反应动力学基础 布达 9。 多相催化作用 –原理及应用 G.C.Bond 北京大学出版社 10。固体酸碱及其催化性质 田部浩三 化学工业出版社 11。催化剂载体 12。沸石分子筛 13。固体催化剂 向德辉，翁玉攀，李庆水 化学工业出版社 燃料 “Spitfire” 不列颠空战（1940.7~10) 英国主力战机 伯努利定律 （升力的起源） 四冲程活塞式发动机工作原理 915：1733 正常燃烧速度20~25m/s 爆震燃烧速度1500m/s 爆震现象起源于 烃类过氧化物的积累 过氧化物稳定性： 直链烃环烷烃支链烃，芳烃 100：87 燃料辛烷值 被击落架次 催化重整与芳烃抽提 装置流程图 催化重整现在为石油炼制工业最大规模的过程，它不仅能够提供高辛烷值汽油，而且是芳烃和廉价氢气的重要来源。 催化重整的产品结构是通过改变催化剂进行调整，催化剂基本组成为负载型Pt，但助催成分多达数十种，铂重整现在已是相当成熟的技术。 William II 第一次世界大战发起人 Friz Haber 合成氨催化剂发明人 铁催化剂的发明与第一次世界大战的肇始 N2+H2?NH3 NH3+O2?HNO3 HNO3+NH3?NH4NO3 H2O?H2+O2 （熔铁催化剂） 水、空气、煤、铁矿石 化肥、火药 胜利的可能 成品油 聚苯乙烯 聚酯纤维 和平时期的催化技术竞赛对国民经济的影响 催化裂化（硅酸铝） 加氢精制（钼酸钴） 催化剂的活性与选择性是化学品价格的决定因素 能源问题 车用甲醇燃料 联醇发电 燃料电池 催化燃烧 环保型替代化学品 绿色化工 大气污染治理 废水与固体废弃物的治理 石油资源尚未枯竭 已形成的庞大工业利益集团不甘退出 催化效能有待提高 车用甲醇燃料的优势 现阶段推广实施的阻力 高空燃比燃烧的技术前提 高空燃比燃烧能提高燃料的利用率 稳定的高空燃比燃烧需要催化剂的助热效应 环保型替代化学品的研制与生产 绿色化学工艺流程 大气污染治理（初级治理、次级治理） 废水与固体废弃物的治理（无害化、资源化） 环境催化 催化燃烧的环保特点（降低NOx, CO, CH4, CO2的排放） 次级处理技术： 选择催化还原，有