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1、基本概念和常用术语1.活性：指物质的催化作用的能力，是催化剂的重要性质之一。选择性：指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。用来描述催化剂上两个以上相互竞争反应的相对速率 (催 化 剂 的 重 要 性 质 之 一 ， 指 在 能 发 生 多 种 反 应 的反 应 系 统 中 ， 同 一 催 化 剂 促 进 不 同 反 应 的 程 度 的 比 较 。 )比活性：比活性 （单位表面反应速率）,取决于催化剂的组成与结构 分散度：指 催 化 剂 表 面 上 暴 露 出 的 活 性 组 分 的 原 子 数 占 该 组 分 在 催 化 剂 中 原子 总 数 的 比 例 ， 即 D=ns(A)/nt(A)。T
2、OF：单位时间内每摩尔催化剂（或者活性中心）上转化的反应底物的量。2.空速：指单位时间内通过单位质量（或体积）催化剂的反应物的质量（或体积）WHSV：每小时进料的重量（液体或气体） ）/催化剂的装填重量空时收率：以“空时”作为时间的基准来计量所获得产物的收率。对于大多数反应器，物料在反应器中的停留时间或反应时间是很难确定的。在工程上经常采用空间速率的倒数来表示反应时间，称为“空时” 。空时收率大，表示过程和反应器有较高的效率。3.化学吸附：过电子转移或电子对共用形成化学键或生成表面配位化合物等方式产生的吸附。表面覆盖率：指单层吸附时，单位面积表面已吸附分子数与单位面积表面按二维密堆积所覆盖的最
3、大吸附分子数之比。朗格缪尔（Langmuir ）吸附：1916 年，朗格缪尔从动力学的观点出发，提出了固体对气体的吸附理论，称为单分子层吸附理论，该理论的基本假设如下：（1）固体表面对气体的吸附是单分子层的；（2）固体表面是均匀的，表面上所有部位的吸附能力相同；（3）被吸附的气体分子间无相互作用力，吸附或脱附的难易与邻近有无吸附分子无关；（4）吸附平衡是动态平衡，达到吸附平衡时，吸附和脱附过程速率相同。定位吸附：被吸附物从一个吸附中心向另一吸附中心转移需克服能垒。当吸附物不具有此能垒能量时不能向另一吸附中心转移，即为定位吸附。非定位吸附：若固体表面上不同区域能量波动很小，没有吸附中心，被吸附物
4、在表面上的转移不需克服能垒，即为非定位吸附。积分吸附热：指达到吸附平衡时，被气体吸附质覆盖的那部分吸附剂表面所产生的平均吸附热。它表示在吸附过程中，较长期间内热量变化的平均值。积分吸附热随吸附质浓度的大小而变化，一般用于区分物理吸附和化学吸附的吸附热。4.速率控制步骤：速率控制步骤，是一个化学词汇，用以表达在化学反应中，反应速率最慢的一个步骤。认识一个化学反应当中最慢的一个步骤的重要性在于能够有效率地改善整个化学反应的速度，从而达致更高的产率等。扩散控制：腐蚀速度受到达或离开电极表面的腐蚀剂或腐蚀产物的扩散速度所限制。动力学控制：一种反应物在同一条件下，向多个产物方向转化生成不同产物 平行反应
5、，如果反应还未达成平衡前就分离产物，利用各种产物生成速率差异来控制产物分布称动力学控制反应。其主要产物称动力学控制产物。5.Knudsen 扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径小于气体分子的平均自由程，则气体分子对孔壁的碰撞，较之气体分子间的碰撞要频繁得多，这种扩散，称为 Knudsen 扩散。构型扩散：气体在多孔固体中扩散时，如果孔径尺寸与分子本身的尺寸为同一数量级，只有结构尺寸比孔径小的分子得以扩散通过而较大的分子则不能，这种扩散称为构型扩散6.固体酸强度函数：Hammett 函数，用 H。表示超强酸：又称超酸。是一种比 100%硫酸还强的酸。特别是液体超强酸，HF.SbF5 超酸比 1
6、00%硫酸强 1019 倍，有严重腐蚀性和严重公害。（H。10.6）超强碱：碱强度超过强碱(即 pKa26)的碱为超强碱。 （Ho +26）择形催化：择形催化是 1960 年 Weisz 和 Frilette 在研究小孔沸石的催化反应过程时首创的一个名词，用来描述这类分子筛的独特催化性能他们发现以分子筛做催化剂时，反应主要在晶内进行，而且只有那些大小和形状与沸石孔道相匹配，能够扩散进出通道的分子才能成为反应物和产物，这就是择形催化7.结构敏感性：指反应速率对表面的细微结构变化敏感，即反应速率依赖于晶粒的大小，载体的性质。结构非敏感性：反应性能不随催化剂中金属分散度和晶体尺寸变化而变化。火山型原
7、理：在单分子反应中，如果吸附质吸附较弱，则催化活性与反应物吸附强度成正相关关系；如果吸附质吸附足够强，达到了很高的表面覆盖率，则催化活性与反应物吸附强度成反相关关系。8.Mars-Van-Krevelen 氧化还原机理： Langmuir-Hinshelwood(L-H) 机理：Eley-Rideal(E-R)机理：9. 晶体场稳定化能：若 d 轨道不是处在全满或全空时，d 电子分裂轨道后的总能量低于分裂前轨道的总能量。这个总能量的降低值，称为晶体场稳定化能。此能量越大，配合物越稳定。反应物分子的电离势：是指反应物分子将电子从反应物中移到外界所需的最小功，用 I 来表示。它的大小代表反应物分子
8、失去电子的难易程度。金属催化剂的电子逸出功：是指将电子从金属催化剂中移到外界（通常在真空环境中）所需做的最小功，或者说电子脱离金属表面所需要的最低能量。在金属能带图中表现为最高空能级与能带中最高填充电子能级的能量差，用 来表示。其大小代表金属失去电子的难易程度，或者说电子脱离金属表面的难易。 P 型半导体催化剂：导电靠受主能级产生正穴而来。特点 ：a) 易接受电子的杂质掺入。 b) 受主能级。 c) 价带电子接受电子，正穴导电。 例：FeO 中含有 Fe3+，可看成 Fe2+束缚一个空穴 + ，变成 Fe3 ，T 升高，空穴在固体表面迁移，成为 FeO 导电来源。低价氧化物中含有高价离子时形成
9、 P 型半导体：NiO, CoO, Cu 2O, FeO, MnON 型半导体催化剂：导电性靠施主的电子激发到导带。特点： a) 易给出电子的杂质掺入到绝缘体中 b) 出现施主能级 E 施 c) 电子由施主能级激发到导带 例：Zn 掺入到 ZnO， Zn+过剩，Zn +拉一个电子 eZn+形成附加能级，T 升高，eZn+放电子。 高价氧化物中含有低价离子时形成 N 型半导体：ZnO, CeO2, TiO2, SnO2, V2O5, Sb2O5, MoO3, Fe2O3d 百分：价键理论认为，过渡金属原子以杂化轨道相结合，杂化轨道通常为s、p、d 等原子轨道的线性组合，称为 spd 或 dsp
10、杂化，杂化轨道中 d 原子轨道所占的百分数称为 d 特性百分数，以符号 d%表示。d 空穴：d 带中不饱和电子的个数，铁磁性金属铁、钴、镍原子的 d 带空穴数分别为 2.2、1.7 和 0.6d- 共扼反馈：10. 配位催化作用:是在催化剂活性中心的配位界内进行的催化作用，或在总反应的每一个基元步骤中，至少有一个反应物是配位的催化作用。配位催化作用的催化剂绝大多数是过渡金属的配合物或盐类。Ziegler-Natta 催化剂:中文译名 “齐格勒-纳塔”催化剂，由三乙基铝与四氯化钛组成，是一种优良的定向聚合催化剂。催化剂又称触媒，可以组合成 Ziegler-Natta 触媒的化合物种类相当多，Zi
11、egler-Natta 触媒可由下列的化合物组合而成：周期表中第B 到第族的过渡金属化合物；周期表中第 IA 到第A 族的金属所组成的有机金属化合物；其中过渡金属化合物为触媒，而有机金属化合物为助触媒。11.三效催化剂：三效催化剂是指内燃机的燃料在燃烧过程中，因多方面原因，造成燃烧不完全，其排气成份有二氧化碳（CO2） 、水蒸汽（H2O） 、一氧化碳（CO） 、碳氢化合物（HC） 、氮氧化合物（NOX） 、铅化合物、硫化合物等。同时催化转化 CO, HC 和 NOx三效催化剂组成：Pd-Rh-Pt/g-Al2O3/堇青石(Cordierite:镁铝硅酸盐)；Pd, Pt：CO 、 HC 氧化；
12、Rh：NOx 还原； 助剂：CeO2 ：储氧功能 BaO：提高 g-Al2O3 热稳定性12.TPD：程序升温脱附，就是把预先吸附了某种气体分子的催化剂，在程序加热升温下，通过稳定流速的气体（通常用惰性气体，如 He 气） ，使吸附在催化剂表面上的分子在一定温度下脱附出来，随着温度升高而脱附速度增大，经过一个最高值后而脱附完毕。对脱附出来的气体，可以用热导检测器检测出浓度随温度变化的关系，达到 TPD 曲线。脱附出来的碱性气体用酸吸收，通过滴定的办法可以求得消耗的酸量，从而得到催化剂的总酸量。工作压力：10-3Pa, 可以排除水分和空气的干扰，较准确的初始覆盖度，一般采用 MS 作检测器。TP
13、D 定性分析：1、脱附峰的数目表征吸附在固体物质表面不同吸附强度吸附物质的数目；2、峰面积表征脱附物种的相对数量；3、峰温度表征脱附物种在固体物质表面的吸附强度。干扰因素：传质(扩散) 和再吸附的影响。6 个参数：1、载气流速(或抽气速率)2、反应气体/载气的比例(TPR)3、升温速率4、催化剂颗粒大小5、吸附(反应)管体积和几何形状6、催化剂“ 体积 /质量” 比H2-O2 滴定：H2 吸附饱和后用 O2 滴定或 O2 吸附饱和后用 H2 滴定化学计量(stoichiometry)： 组成化合物的原子比与化学式表示相同，如 K2O，K:O原子比2:1非化学计量(nonstoichiometr
14、y) ：原子比与化学式不同，如 ZnO，Zn:O 113.催化剂定义：定义：凡能加速化学反应趋向平衡，而在反应前后其化学组成和数量不发生变化的物质。 （靠化学作用力参加一个或几个热力学所允许的化学反应的中间过程，改变反应历程，使其沿着活化能较小的途径进行反应，显著提高反应速度，而该物质在反应后又恢复到反应前的化学状态，因而能循环起作用。 ）14.TON：单位活性中心上转化了的反应物的分子数。TON=转化分子数/催化活性中心数TOF：单位时间内单位活性中心转化了的反应物分子数。TOF=转化分子数/ 催化活性中心数*反应时间15.生产能力（capacitiy）-时空收率(time-space yi
15、eld)单位体积（或单位质量）催化剂在单位时间内所生产的目的产物量-时空产量（收率）16.三种机械强度： 抗磨强度（运输、运行） 抗冲击强度（装填、气流冲击） 抗化学变化、相变应力：催化剂在使用过程中化学态的变化 引起内应力。17.固体催化剂主催化剂-活性组份起催化作用的根本性物质，即催化剂的活性组分，如合成氨催化剂中的Fe。其作用是：化学活性，参与中间反应。共催化剂：和主催化剂同时起作用的组分18.助催化剂：本身对某一反应无活性，但加入催化剂后（一般小于催化剂总量10%）能使催化剂的活性或选择性或稳定性增加。 加助催化剂的目的：助活性组份或助载体 19.固体催化剂的层次结构初级粒子：内部具有
16、紧密结构的原始粒子；次级粒子：初级粒子以较弱的附着力聚集而成-造成固体催化剂的细孔； 催化剂颗粒：次级粒子聚集而成-造成固体催化剂的粗孔；调节初级粒子和次级粒子以控制固体催化剂的孔径和比表面和组份分布。20.均相催化：反应物和催化剂处于同一相，非均相催化：反应物和催化剂不处于同一相，它们之间存在相界面，反应在相界面上进行。21.催化过程按反应机理进行分类酸碱催化：催化剂与反应物分子间因电子对的接受而配位或发生强烈的极化，从而形成活性物种。氧化还原型机理：催化剂与反应物分子间发生单个电子的转移，从而形成活性物种。络合催化：反应物分子与催化剂间配位作用而使反应物分子活化。22 通过加入少量第三种物质，使分处在不同相且反应很慢的两反应物反应速率加快，这种物质即是相转移催化剂。23.均匀吸附：表面原子与反应物分子形成相同的吸附键非均匀吸附：表面原子的能量不同，表面原子与反应物分子形成不同
