催化发展史.pptVIP

目录 催化概念 历史发展过程 催化剂研究新进展 催化剂制备方法的发展简介 助剂 ：在催化剂中加入的另一些物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质。如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等，从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。 载体：又称担体（support）,是负载型催化剂的组成之一。催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。 3 催化的原理 由于催化剂的介入，化学反应改变了进行途径，而新 的反应途径需要的活化能较低，这就是催化得以提高化学反应速率的原因。例如，化学反应A+B─→AB,所需活化能为E，在催化剂C参与下，反应按以下两步进行： 　　A+C─→AC，所需活化能为E1 　　AC+B─→AB+C， 所需活化能为E2 E1、E2都小于E (见图)。 催化剂C只是暂时介入了化学反应， 反应结束后,催化剂C即行再生。 催化的发展历程 1 萌芽时期(20世纪以前） 1746年J．罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在Pt上氧化成三氧化硫的英国专利。后来德国人E.雅克布建立工厂生产Pt催化剂。Pt是人类史上第一个工业催化剂，直至现在Pt还是许多工业催化剂的催化活性成分。 2 奠基时期（20世纪初） 在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分也扩大到了液体并运用高度分散可提高催化活性的原理，设计出有关的制造技术，例如沉淀法、浸渍法、热熔融法、浸取法等，成为现代催化剂工业中的基础技术。 1925年H.S.泰勒提出活性中心理论，这对以后制造技术的发展起了重要作用。 3 大发展时期（20世纪30～60年代） 工业催化剂生产规模的扩大　1933年，在德国，鲁尔化学公司利用费歇尔的研究成果建立以煤为原料从合成气制烃的工厂，并生产所需的钴负载型催化剂，以硅藻土为载体，该制烃工业生产过程称 费歇尔－托罗普施过程，简称费托 合成，第二次世界大战期间在德国 大规模采用，40年 代又在南非建厂。 工业催化剂品种的增加　 1 有机金属催化剂的生产,1953年联邦德国 K.齐格勒开发常压下使乙烯聚合的催化剂(C2H5)3Al-TiCl4，1955年投入使用。如 nCH2=CH2→【( C2H5)3Al-TiCl4 】聚乙烯 2 选择性氧化用混合催化剂的发展 ，1960年俄亥俄标准油公司开发的丙烯氨化氧化合成丙烯腈工业过程投产，使用复杂的铋-钼-磷-氧／二氧化硅催化剂，后来发展成为含铋、钼、磷、铁、钴、镍、钾 7种金属组元的氧化物负载在二氧化硅上的催化剂。 3 分子筛催化剂的崛起，分子筛是结晶形的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成具有均匀的孔隙(分子尺寸大小通常为0.3~2.0 nm）结构的孔道或空腔。分子筛中含有大量的结晶水，加热可汽化除去，故又称为沸石。 催化剂研究新进展 1 炼油与化工催化剂 新型、高效催化剂的研制，是石油和化学工业实现跨越式发展的基础，国际上有关催化的研究中，近50%的工作围绕开发新型催化剂展开。固体酸催化剂是近年来国际上发展起来的一类新型催化剂，因其可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中 替代传统硫酸催化剂，并从源头 杜绝污染，从而成为发展势头最 为强劲的一类新型催化剂。如用 固体碱替代传统氢氧化钠等液碱 催化剂可以避免严重的工业污染。 2 汽车尾气净化催化剂 随着汽车发动机新技术的应用及环保法规的日益严格，汽车尾气转化催化剂将呈以下发展趋势。首先，为提高燃料燃烧效率和减少CO排放，汽车发动机将逐渐采用贫燃技术。但由于氧气过剩，因而将NOX还原脱除就成为一技术难题。其次 是设计发动机冷启动时能快速 预热的催化剂。因为汽车排放 污染物主要是在催化转化器预 热之前的早期排放引起的。第 三是消除H2S的排放。刚装上 催化转化器的汽车由于催化转 化器中积累的硫以H2S的形式 排出，这必将也是汽车催化剂 的一个研究课题。 3 光催化剂 20世纪 70年代初的石油危机不仅带来了光电化学的迅速发展，而且引起了对光催化剂领域的广泛关注。光催化及其相关技术得到了 快速发展。目前光催化剂 开发的热点主要是：非二 氧化钛半导体材料的研究； 混合/复合半导体材料的 开发研究；掺杂二氧化钛 催化剂；催化剂的表面修 饰