催化劑的歷史及其發(fā)展趨勢_第1頁
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文檔簡介

1、題目:目:催化劑制備技術的發(fā)展催化劑制備技術的發(fā)展催化劑1.定義根據國際純粹化學與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)1981年的定義:催化劑是一種改變反應速率但不改變反應總標準吉布斯自由能的物質。2.主要分類催化劑種類繁多,按狀態(tài)可分為液體催化劑和固體催化劑按反應體系的相態(tài)分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、堿、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。多相催化劑有固體酸催化劑、有機堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀

2、土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等按照反應類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構化等催化劑按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。①均相催化催化劑和反應物同處于一相,沒有相界存在而進行的反應,稱為均相催化作用,能起均相催化作用的催化劑為均相催化劑。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑和色可賽思固體酸和堿性催化劑、可溶性過渡金屬化合物(鹽類和絡合物)等。均相催化劑以分子或離子獨立起作用,活性中心均一

3、,具有高活性和高選擇性。②多相催化多相催化劑又稱非均相催化劑,用于不同相(Phase)的反應中,即和它們催化的反應物處于不同的狀態(tài)。例如:在生產人造黃油時,通過固態(tài)鎳(催化劑),能夠把不飽和的植物油和氫氣轉變成飽和的脂肪。固態(tài)鎳是一種多相催化劑,被它催化的反應物則是液態(tài)(植物油)和氣態(tài)(氫氣)。一個簡易的非均相催化反應包含了反應物(或zhch:底物zhtw:受質)吸附在催化劑的表面,反應物內的鍵因斷裂而導致新鍵的產生,但又因產物與催化劑

4、間的鍵并不牢固,而使產物脫離反應位等過程。現已知許多催化劑表面發(fā)生吸附、反應的不同的結構。③生物催化酶是生物催化劑,是植物、動物和微生物產生的具有催化能力的有機物(絕大多數的蛋白質。但少量RNA也具有生物催化功能),舊稱酵素。酶的催化作用同樣具有選擇性。例如,淀粉。酶催化淀粉水解為糊精和麥芽糖,蛋白酶催化蛋白質水解成肽等?;畹纳矬w利用它們來加速體內的化學反應。如果沒有酶,生物體內的許多化學反應就會進行得很慢,難以維持生命。大約在37℃

5、的溫度中(人體的溫度),酶的工作狀態(tài)是最佳的。如果溫度高于50℃或60℃,酶就會被破壞掉而不能再發(fā)生作用。因此,利用酶來分解衣物上的污漬的生物洗滌劑,在低溫下使用最有效。酶在生理學、醫(yī)學、農業(yè)、工業(yè)等方面,都有重大意義。當前,酶制劑的應用日益廣泛。(例如:酶制劑在工業(yè)上可作催化劑使用,某些酶還是珍貴的藥物。)3.歷史由來催化現象由來已久,早在古代,人們就利用酵素釀酒制醋,中世紀煉金術士用硝石催化劑從事硫磺制作硫酸。十三世紀發(fā)現硫酸能使乙

6、醇產生乙醚,十八世紀利用氧化氮之所硫酸,即所謂的鉛室法[1]。最早記載“催化現象”的資料可一致,組分分布均勻。苯選擇加氫的鎳/氧化硅催化劑的制法是:在沉淀槽中,底部裝入硅酸鈉溶液,中層隔以硝酸鈉緩沖劑,上層放置酸化硝酸鎳,然后驟然攪拌,靜置一段時間,便析出超均勻的沉淀物。④浸漬沉淀法在浸漬法的基礎上輔以均勻沉淀法,即在浸漬液中預先配入沉淀劑母體,待浸漬操作完成后加熱升溫,使待沉淀組分沉積在載體表面上。3.混合法多組分催化劑在壓片、擠條等

7、成型之前一般都要經歷這一步驟。此法設備簡單,操作方便,產品化學組成穩(wěn)定,可用于制備高含量的多組分催化劑,尤其是混合氧化物催化劑,但此法分散度較低?;旌峡稍谌魏蝺上嚅g進行,可以是液固混合(濕式混合),也可以是固固混合(干式混合)。混合的目的:一是促進物料間的均勻分布,提高分散度;二是產生新的物理性質(塑性),便于成型,并提高機械強度。混合法的薄弱環(huán)節(jié)是多相體系混合和增塑的程度。固固顆粒的混合不能達到象兩種流體那樣的完全混合,只有整體的均勻

8、性而無局部的均勻性。為了改善混合的均勻性,增加催化劑的表面積,提高丸粒的機械穩(wěn)定性,可在固體混合物料中加入表面活性劑。由于固體粉末在同表面活性劑溶液的相互作用下增強了物質交換過程,可以獲得分布均勻的高分散催化劑。4.滾涂法將活性組分粘漿置于可搖動的容器中,無孔載體小球布于其上,經過一段時間的滾動,活性組分便逐漸粘附在載體表面。為了提高涂布效果,有時還要添加粘結劑。由于活性組分容易剝離,滾涂法已不常用。5.離子交換法此法用離子交換劑作載體

9、,以反離子的形式引入活性組分,制備高分散、大表面的負載型金屬或金屬離子催化劑,尤其適用于低含量、高利用率的貴金屬催化劑制備,也是均相催化劑多相化和沸石分子篩改性的常用方法。6.熱熔融法借高溫條件將催化劑的各個組分熔合成為均勻分布的混合體、氧化物固體溶液或合金固體溶液,以制取特殊性能的催化劑。一些需要高溫熔煉的催化劑都用這種方法。主要用于氨合成熔鐵催化劑、費托合成催化劑、蘭尼骨架催化劑等的制備。熔煉溫度、環(huán)境氣氛、冷卻速度或退火溫度對產品

10、質量都有影響。固體溶液必須在高溫下才能形成,熔煉溫度顯得特別重要。提高熔煉溫度,還能降低熔漿的粘度,加快組分間的擴散。采用快速冷卻工藝,讓熔漿在短時間內迅速淬冷,一方面可以防止分步結晶,維持既得的均勻性;另一方面可以產生內應力,得到晶粒細小的產品。退火溫度對合金的相組成影響較大例如在NiAl合金中NiAl和NiAl的組成與退火溫度有關提高溫度會增加NiAl的含量。瀝濾(溶出)NiAl合金中的Al組分時,堿液的濃度、浸溶時間、浸溶溫度對骨

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