中南大学《化学反应工程》课件-第2章催化及固体催化剂.pptx

第二章　 催化及固体催化剂 催化及固体催化剂一、 催化反应二、 固体催化剂 1. 固体催化剂的孔结构 2. 固体催化剂的活化中南大学《化学反应工程》 催化概念的形成 Joseph Priestley ：发现了乙醇在铜表面上发生催化脱氢现象 Statue of Joseph Priestley in Chamberlain Square, Birmingham 最早清楚地认识到催化现象的是基尔霍夫（G.S.C Kirchoff），他在1814年研究了酸催化淀粉水解为葡萄糖的反应，尽管当时还没有催化作用这个词。随后不久，戴维（Sir Hum Phry Davy）在1814年发现了煤气在铂上进行氧化反应，这是一个多相催化反应，他详细描述了这个反应过程。在以后一段时间里，一些人继续研究铂上的氧化反应。泰纳（Thenard) 发现溶液中或以分离相存在的某种少量物质会促进过氧化氢分解。 Sir Humphry Davy, 1st Baronet (17 December 1778?– 29 May 1829) A British chemist and inventor.最早清楚地认识到催化现象的是基尔霍夫（G.S.C Kirchoff），他在1814年研究了酸催化淀粉水解为葡萄糖的反应，尽管当时还没有催化作用这个词。随后不久，戴维（Sir Hum Phry Davy）在1814年发现了煤气在铂上进行氧化反应，这是一个多相催化反应，他详细描述了这个反应过程。在以后一段时间里，一些人继续研究铂上的氧化反应。泰纳（Thenard) 发现溶液中或以分离相存在的某种少量物质会促进过氧化氢分解。 Michael Faraday(1791～1867)The great British physicist and chemist,who made significant contributions in the electromagnetism and electro-chemistry fields.1834年，法拉第( Faraday）发表了一篇关于氢气和氧气在铂箔上反应的著名文章，他表征并评价了催化剂的催化活性、失活、中毒和活化，同时进行了一些反应动力学研究。尽管动力学测量比较粗糙，但是由此却能够导出一些重要结论。他认为氢气和氧气在铂表面上聚集而相互接近，从而导致反应的发生。铂本身不能使任何微粒结合，铂的作用仅仅是把反应物紧密地吸引到它的周围。 贝采里乌斯（Berzelius） 1779~1848“catalysis” 催化剂就是能够把它所拥有的亲合力加到其它任何物质上，如对于在铂上氢气和氧气的反应，铂通过其表面亲合力浓缩氧气，然后把它提供给浓缩状态的氢气，就发生结合。贝采里乌斯认为催化作用是一个物理过程。 奥斯特瓦尔德 (1853~1932)因研究催化作用、化学平衡条件和反应速率等方面的贡献而获1909年诺贝尔化学奖。 1887年奥斯特瓦尔德来到莱比锡大学，在这里，他和阿累尼乌斯、 范特霍甫一起创立了物理化学 范霍夫、奥斯特瓦尔德：多孔催化剂的吸附“浓缩”作用加速反应而不影响化学平衡的作用。Jacobus Henricus Van 't Hoff(1852-1911) Paul Sabatier 获1912年诺贝尔奖出生：1854年11月5日, 法國卡爾卡松逝世：1941年8月14日法國圖盧茲保羅　史巴蒂耳：提出催化现象的化學理論：不穩定的中間體的形成假設。 催化剂－R催化剂反应物 R产物 P Fritz Haber (1868 - 1934)获1918年诺贝尔奖催化法合成氨的工业生产。 Hugh Stott Taylor (6 February 1890 - 17 April 1974) Active site 朗缪尔（Irving Langmuir）的许多开创性研究，使我们对催化作用本质的认识上升到一个新的科学高度 Irving Langmuir (31 January 1881-16 August 1957) 获1932年诺贝尔奖建立了催化反应的一般模型 催化及固体催化剂一、催化反应 二、　固体催化剂Activation energy without catalystActivation energy with catalyst 催化及固体催化剂一、 催化反应二、 固体催化剂 1. 固体催化剂的孔结构 2. 固体催化剂的活化 二、　固体催化剂催化剂是能够加快化学反应速率，但本身能复原的物质。中间产物，改变反应途径，降低活化能。不能改变化学平衡，同时加速正、逆反应具有选择性。均相催化和多相催化。活性位（active site）理论： 活性位理