各催化剂及其催化作用.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第三节、金属催化剂及其催化作用 金属膜催化剂 金属膜催化剂：将金属负载在某种膜上，实现催化与膜分离技术一体化。 （1）膜的定义：膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。 第三节、金属催化剂及其催化作用 金属膜催化剂 （2）膜的种类：分离膜包括:反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ,纳滤膜(0. 001 ～ 0. 005μm) 超滤膜(0. 001 ～ 0. 1μm) 微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理,不同的设备,有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物,或无机材料,或液体制成,其结构可以是均质或非均质的,多孔或无孔的,固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ,厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能,需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题,也是各公司严格必威体育官网网址的核心技术。 第三节、金属催化剂及其催化作用 金属膜催化剂 （3）膜催化剂： 膜与催化剂一般有4种组合形式：A)膜与催化剂两者分开在不同的工段；B)催化剂装在膜反应器中;C)膜材料本身具有催化作用;D)膜是催化剂载体。 催化剂膜的制法:可用微孔陶瓷或玻璃粒子烧结，或用分子筛作基料烧结，溶胶浸涂加化学刻蚀造孔等，例如SiO2与Na2O-B203制模成管后，用酸溶解后者而成无机膜载体，再用沉淀、浸渍或气相淀积加入其它催化成分。 第三节、金属催化剂及其催化作用 金属膜催化剂 （3）膜催化剂： 膜催化剂优势在于：由于不断地从反应体系中以吹扫气带出某一产物，使化学平衡向生成主反应产物的方向移动，可以大大提高转化率；由于反应产物迅速离开反应体系，可避免副产物的产生，提高反应的选择性；由于取消反应后复杂的分离工序，使工艺简单，节省投资。这样的过程，对那些通常条件下平衡转化率较低以及放热的反应尤其适用。 金属氧化物与硫化物催化剂 金属氧化物 常为复合氧化物 ( complex oxides) 常用于氧化反应 过渡金属氧化物（非化学计量比） 金属氧化物 金属表面吸附氧：Ag对乙烯的氧化 金属硫化物 金属氧化物与硫化物催化剂 半导体的能带结构和催化活性 金属氧化物与硫化物催化剂 氧化物表面的M=O键性质与催化活性 晶格氧的催化作用 氧化还原机理：V2O5催化氧化制苯酐 金属氧化物与硫化物催化剂 氧化物表面的M=O键性质与催化活性 晶格氧的催化作用 同位素示踪： 丙烯氧化制丙烯醛 复合金属氧化物的结构化学 特定晶格结构的氧化物的合成 具有某一种特定晶格结构的新化合物生成，需要满足三个方面的要求： ①控制化学计量关系的价态平衡； ②控制离子间大小相互取代的可能； ③修饰理想结构的配位情况变化，晶格氧的催化作用 任何化学稳定的化合物，无论它是晶态结构或无定形态结构，必须满足化学价态的平衡。当晶格中发生高价离子取代低价离子时，就要结合高价离子和因取代而需要的晶格氧离子空位以满足此要求。 复合金属氧化物的结构化学 特定晶格结构的氧化物的合成 二元化合物，配位数取决于阳阴离子的半径比 特定晶格结构的氧化物的合成 复合化合物：同族离子取代 复合金属氧化物的结构化学 尖晶石结构 通式：AB2O4 其单位晶胞中含有32个O= 离子，组成立方紧密堆积，对应于式A8B16O32。正常的晶格中，八个A原子各以四个氧原子以正四面体配位，16个B原子各以六个氧原子以正八面体配位。图3-43是正常的尖晶石结构的单位细胞。A原子占据正四面体位，B原子占据正八面体位。 有一些尖晶石结构的化合物具有反常的结构，其中B原子的一半占据正四面体位，另一半B与所有的A占据正八面体位。 还有A与B完全混乱分布的尖晶石结构。 通式：AB2O4 其单位晶胞中含有32个O= 离子，组成立方紧密堆积，对应于式A8B16O32。正常的晶格中，八个A原子各以四个氧原子以正四面体配位，16个B原子各以六个氧原子以正八面体配位。图3-43是正常的尖晶石结构的单位细胞。A原子占据正四面体位，B原子占据正八面体位。 复合金属氧化物的结构化学 尖晶石结构 复合金属氧化物的结构化学 尖晶石结构的催化性能 催化氧化：烃类氧化脱氢，甲烷催化燃烧 e.g., effect of Li and Ti on CoMn2O4 and MnCo2O4