催化劑與催化作用催化劑教學(xué)課件

第七章過渡金屬對小分子的活化本章要點(diǎn):1.掌握過渡金屬配合物催化或參與的分子氫烯烴、炔烴、CO等的典型的有機(jī)反應(yīng);2.掌握部分反應(yīng)的機(jī)理(催化循環(huán))。催化劑與催化作用催化劑(Catalyst):催化劑是這樣一種物質(zhì),它能夠加速熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng),在反應(yīng)結(jié)束時(shí)該物質(zhì)并不消耗。催化劑只能在熱力學(xué)許可的情況下加快反應(yīng)速度,不能改變反應(yīng)平衡常數(shù),加速反應(yīng)的根本原因是降低反應(yīng)的活化能催化作用catalysis):催化劑對反應(yīng)施加的作用。具體地說,催化作用是催化劑活性中心對反應(yīng)物分子(底物)的激發(fā)與活化,使后者以很高的反應(yīng)性能進(jìn)行反應(yīng)一些工業(yè)催化過程催化反應(yīng)催化劑合成氨Fe-A2O3-K2O催化裂解siO2A2O3,沸石催化重整Pt,Pt-Re乙烯水合H3PO4硅藻土乙烯氧化Pdcla-Cuc二氧化硫氧化V2o5硅藻土氨氧化丙烯氨氧化P-Mo-Bi系丙烯聚合a-TICl3-Alet3乙炔選擇加氫Pt/Al2O3甲烷化Ni/Al2O3F合成(費(fèi)托合成)Fe,co,N催化劑的功能與分類催化劑的功能是指它可以催化哪一類反應(yīng),如氧化催化劑,雙功能催化劑等催化劑的分類功能實(shí)例金屬加氫,氫解Ni,pd,Pt(cu)氧化Ag,Pt鏈烷烴異構(gòu)Pt/酸性載體氫解Pd/沸石金屬氧化物部分氧化復(fù)合金屬氧化物脫氫Fe,03,Zn0,Cr203/Fe203酸堿水合酸性離子交換樹脂聚合HPO4/載體裂解,氫轉(zhuǎn)移,歧化Si02-A12Q2酸性沸石有機(jī)金屬化合物烯烴聚合a-TiCl,+Al(C,H5)2C1羰基化,羥基化RhC(C0)(Ph)24催化作用的分類(以物相分類)(1)多相催化反應(yīng)(復(fù)相,非均相,Heterogeneouscatalysis):催化劑與反應(yīng)物處于不同物相時(shí)發(fā)生的催化。多用于化學(xué)工業(yè)。(2)均相催化反應(yīng)(Homogeneouscatalysis):催化劑與反應(yīng)物處于相同的物相。多指溶液中有機(jī)金屬化合物催化劑的催化作用(3)生物催化(或酶催化,Enzymecatalysis):是由組成十分復(fù)雜的酶(蛋白質(zhì))為催化劑的反應(yīng)。反應(yīng)條件溫和,活性和選擇性非常高。PtpaHiicagel高比表面載體600A多相催化(Heterogeneousormultiphasic)catalysis6NobelPrizeinChemistry2019扎扎實(shí)實(shí)的“表面文章”H血格哈德→埃特爾GerhardErtel(1936-)Fritz-HaberInstitute,Berlinforhisstudiesofchemicalprocessesonsolidsurfaces均相催化vs.多相催化HomogeneouscatalysisHeterogeneouscatalysisThecatalystandsubstrateThe"catalyticsite"islocatedataareinthesamefluidphasephaseboundary.Onlysomeofthe·Advantagessurfaceatomsareactivecatalysts.Highspecificity(tailoring)AdvantaLowreactionThecatalystcanbeseparatedtemperaturesfromthereactionmixtureMechanismscanbedilystudiedmoreeasilyAmenabletocontinuousDisadvantagesprocesses(bedofcatalystinaSeparationofcatalystfromthereactionmixtureDisadvantagesoftenproblematicLessamenabletoLowspecificity(e.g.productionofseveralisomers)continuousprocesses.LargeplantsrequiredHighreactiontemperaturesMechanismshardtodetermine均相催化vs.多相催化Heterogeneouscatalystsdominatechemicalandpetro-chemicalindustry:-95%ofallchemicalprocessesuseheterogenouscatalystsHomogenouscatalystsareusedwhenselectivityiscriticalandproduct-catalystseparationpr