1、1.催化劑的定義是:催化劑是一種能夠改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度，卻不改變化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)平衡位置，本身在化學(xué)反應(yīng)中不被明顯地消耗的化學(xué)物質(zhì)。2.催化作用是指催化劑對化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的效應(yīng)。3.催化劑的基本特征：1) 催化劑只能加速熱力學(xué)上可以進(jìn)行的反應(yīng)，而不能加速熱力學(xué)上無法進(jìn)行的反應(yīng)。2) 催化劑只能加速反應(yīng)趨于平衡，不能改變平衡的位置（平衡常數(shù)）。3) 催化劑對反應(yīng)具有選擇性；4) 催化劑的壽命。4.工業(yè)催化劑一般有哪些組分組成?各組分具有什么功能？ 活性組分：提供改變反應(yīng)歷程的組分，多為金屬、氧化物、酸堿 載體組分：提供高的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、活性組分的分散劑、粘合劑、或支撐體。多數(shù)為硅和鋁的

2、氧化物 助催化劑組分：催化劑的輔助組分，本身沒有活性或者活性很低，用于活性組分或載體改性。5. 載體的功能主要體現(xiàn)在哪幾個(gè)方面？（分散作用、穩(wěn)定作用、支撐作用，傳熱和稀釋作用、助催化作用） 提供適宜的比表面和孔結(jié)構(gòu) 維持催化的形狀和機(jī)械強(qiáng)度 改善催化劑熱傳導(dǎo)性 提高催化劑中活性組分分散度 提供附加活性中心 活性組分和載體的溢流現(xiàn)象和強(qiáng)相互作用6. 催化劑的反應(yīng)性能是評(píng)價(jià)催化劑好壞的主要指標(biāo)，它包括催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定。7.多相催化反應(yīng)過程中，從反應(yīng)物到產(chǎn)物一般經(jīng)歷哪些步驟 包括五個(gè)連續(xù)的步驟。 (1)反應(yīng)物分子從氣流中向催化劑表面和孔內(nèi)擴(kuò)散； (2)反應(yīng)物分子在催化劑表面上吸附； (3)

3、被吸附的反應(yīng)物分子在催化劑表面上相互作用或與氣相分子作用進(jìn)行化 學(xué)反應(yīng)；(4)反應(yīng)產(chǎn)物自催化劑表面脫附；(5)反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑表面向催化劑周圍的介質(zhì)擴(kuò)散。8. 當(dāng)氣體與固體表面接觸時(shí)，固體表面上氣體的濃度高于氣相主體濃度的現(xiàn)象稱為吸附現(xiàn)象。9. 幾種等溫吸附等溫吸附平衡過程用數(shù)學(xué)模型方法來描述可得到等溫方程，其中包括:Langmuir（朗格繆爾)等溫方程，F(xiàn)reundlich(弗郎得力希)等溫方程，TMKIIH(焦姆金)等溫方程及BET(Brunauer, Emmett及Teller)等溫方程等。朗格繆爾等溫方程和弗郎得力希等溫方程既可用于物理吸附，又可用于化學(xué)吸附;焦姆金等溫方程只適用于化

4、學(xué)吸附;BET等溫方程用于多層物理吸附。10.物理吸附與 化學(xué)吸附的區(qū)別11. 為什么催化作用不能改變化學(xué)平衡 在定義催化劑時(shí)曾指出，催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)平衡位置。這是因?yàn)閷τ谝粋€(gè)可逆化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到什么程度，即它的化學(xué)平衡位置是由熱力學(xué)所決定的。物理化學(xué)告訴我們RT1nKP ，化學(xué)平衡常數(shù)K，的大小取決于產(chǎn)物與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)自由能之差和反應(yīng)溫度T。是狀態(tài)函數(shù)，它決定于過程的始態(tài)和終態(tài)，而與過程無關(guān)。當(dāng)反應(yīng)體系確定，反應(yīng)物和產(chǎn)物的種類、狀態(tài)和反應(yīng)溫度一定時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)平衡位置即被確定，催化劑存在與否不影響的數(shù)值，即靠催相等。因此，催化作用只能加速一個(gè)熱力學(xué)上允許的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平

5、衡狀態(tài)。化學(xué)平衡是由熱力學(xué)決定的 DG0RT1nKP ， 其中KP為反應(yīng)的平衡常數(shù)，DG0是產(chǎn)物與反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)自由焓之差，是狀態(tài)函數(shù)，只決定于過程的始終態(tài)，而與過程無關(guān)，催化劑的存在不影響DG0值，它只能加速達(dá)到平衡所需的時(shí)間，而不能移動(dòng)平衡點(diǎn)。12. 什么是固體酸，13. 固體催化劑酸堿中心的形成有以下幾種類型(以酸中心的形成為例）。1.浸漬在載體上的無機(jī)酸酸中心的形成2.鹵化物酸中心的形成3.金屬鹽酸中心的形成4.陽離子交換樹脂酸中心的形成5.氧化物酸堿中心的形成6.雜多酸化合物酸中心的形成14. 通常與催化作用相關(guān)的酸中心分為B酸和L酸。表征固體酸的酸中心類型最常用的方法是堿分子吸附紅外

6、光譜法。15.超強(qiáng)酸是指酸強(qiáng)度超過100 %H2S04的物質(zhì)，其酸強(qiáng)度函數(shù)16. 沸石分子篩是一種水合結(jié)晶硅鋁酸鹽，其化學(xué)組成表示如下: 式中 M金屬陽離子或有機(jī)陽離子 n金屬陽離子的價(jià)數(shù) mSi02摩爾數(shù)，數(shù)值上等于Si02和A1203的摩爾比，又簡稱硅鋁比 PH2O的摩爾數(shù)。17. 分子篩擇形催化有哪幾種形式？1 反應(yīng)物擇形催化 （ 當(dāng)反應(yīng)混合物中某些能反應(yīng)的分子因太大而不能擴(kuò)散進(jìn)入催化劑孔腔內(nèi)，只有那些直徑小于內(nèi)孔徑的分子才能進(jìn)入內(nèi)孔，在催化活性部分進(jìn)行反應(yīng)。）2 產(chǎn)物的擇形催化（當(dāng)產(chǎn)物混合物中某些分子太大，難于從分子篩催化劑的內(nèi)孔窗口擴(kuò)散出來, 就形成了產(chǎn)物的擇形選擇性。） 3 過渡態(tài)

7、限制的選擇性（有些反應(yīng)，其反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子都不受催化劑窗口孔徑擴(kuò)散的限制，只是由于需要內(nèi)孔或籠腔有較大的空間，才能形成相應(yīng)的過渡態(tài)，不然就受到限制使該反應(yīng)無法進(jìn)行；相反，有些反應(yīng)只需要較小空間的過渡態(tài)就不受這種限制，這就構(gòu)成了限制過渡態(tài)的擇形催化。） 4 分子交通控制的擇形催化（在具有兩種不同形狀和大小和孔道分子篩中，反應(yīng)物分子可以很容易地通過一種孔道進(jìn)入到催化劑的活性部位，進(jìn)行催化反應(yīng)，而產(chǎn)物分子則從另一孔道擴(kuò)散出去，盡可能地減少逆擴(kuò)散，從而增加反應(yīng)速率。這種分子交通控制的催化反應(yīng)，是一種特殊形式的擇形選擇性，稱分子交通控制擇形催化。）18. 為什么金屬催化劑主要是過渡金屬？ 金屬催化劑

8、的元素是d區(qū)元素，即過渡金屬(工B,V工B,V亞B和V皿族元素)。這些元素的外層電子排布的共同特點(diǎn)是最外層或次外層均未被電子填滿，具有只含一個(gè)d電子的d軌道，即能級(jí)中含有未成對的電子，在物理性質(zhì)中表現(xiàn)出具有強(qiáng)的順磁性或鐵磁性;在化學(xué)吸附過程中，這些d電子可與被吸附物中的s電子或P電子配對，發(fā)生化學(xué)吸附，生成表面中間物種，使被吸附分子活化。另外，過渡金屬作為固體催化劑通常是以金屬晶體形式存在的，金屬晶體表面裸露著的原子可為化學(xué)吸附的分子提供很多吸附中心。19. 試說明金屬催化劑的特性？（1） 金屬催化劑通常是以金屬晶體的形式存在，而且具有多種晶體結(jié)構(gòu)，由此也為化學(xué)吸附提供多種吸附中心。（2）由于

9、這些中心相互靠近，有利于被吸附物種相互作用而進(jìn)行反應(yīng)。（3）由于吸附中心的多樣性，也就造成競爭反應(yīng)的同時(shí)發(fā)生，降低了金屬催化劑的選擇性。（4）對雙原子分子，容易進(jìn)行解離吸附，從而進(jìn)行各類反應(yīng)。20.試說明金屬與載體間的相互作用？ 相互作用為三種類型：一是金屬顆粒和載體的接觸位置處在界面部位處，則分散了的金屬可保持陽離子的性質(zhì)；二是分散了的金屬原子熔于氧化物載體的晶格結(jié)構(gòu)中或與載體形成混合氧化物；三是金屬顆粒表面被來自載體氧化物涂釋。正是由于金屬載體的相互作用，結(jié)果使得電子流體在二者之間轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)電荷的位移。金屬與載體之間的相互作用，使得催化過程發(fā)生了變化。21. 溢流現(xiàn)象：被吸附的活性物種從一

10、個(gè)相向另一個(gè)相轉(zhuǎn)移，另一個(gè)相是不能直接吸附生成該物種的相。22. 根據(jù)合金的體相性質(zhì)和表面組成可將合金分為3類:(1>機(jī)械混合(2)化合物合金(3)固溶體23. 表面富集由如下兩因素:合金中表面自由能較低(升華熱較低)的組分容易在表面富集。因?yàn)楸砻孀杂赡艿暮苄〔顒e就會(huì)造成很大的表面富集。 合金表相組成與接觸的氣體性質(zhì)有關(guān)，與氣體有較高吸附熱的組分容易在表面富集。24.催化劑傳統(tǒng)的制造方法（沉淀法、浸潰法、熱分解法、熔融法、還原法）一體化催化劑 ：沉淀法 ，Sol-gel法 ，微乳液法 ，熔融法， 混合法 負(fù)載型催化劑 ：浸漬法 ，離子交換法 ，沉積沉淀法 25.沉淀影響因素：（1） 濃度

11、，晶形沉淀應(yīng)在稀溶液中進(jìn)行（稀溶液中更有利于晶核長大），過飽和度不太大時(shí)（S = 1.5-2.0）可得到完整結(jié)晶，過飽和度較大時(shí)，結(jié)晶速率很快，易產(chǎn)生錯(cuò)位和晶格缺陷，但也易包藏雜質(zhì)、晶粒較小，沉淀劑應(yīng)在攪拌下均勻緩慢加入，以免局部過濃。非晶形沉淀應(yīng)在較濃溶液中進(jìn)行，沉淀劑應(yīng)在攪拌下迅速加入（2） 溫度，晶核生成速率、長大速率存在極大值（晶核生成速率最大時(shí)的溫度比晶核長大速率最大時(shí)的溫度低得多），低溫有利于晶核生成，不利于晶核長大，一般得到細(xì)小顆粒，晶形沉淀應(yīng)在較熱溶液中進(jìn)行，并且熱溶液中沉淀吸附雜質(zhì)少、沉淀時(shí)間短（一般70-80 oC）（3） pH值，同一物質(zhì)在不同pH值下沉淀可能得到不同的晶

12、形 ，多組分金屬鹽的共沉淀，pH值的變化會(huì)引起先后沉淀 ，(故而為了保證沉淀顆粒的均一性、均勻性，pH值必須保持相對穩(wěn)定。)（4） 加料方式，順加法：沉淀劑加入到金屬鹽溶液中，逆加法：金屬鹽溶液加入到沉淀劑中，并加法：金屬鹽溶液和沉淀劑按比例同時(shí)并流加到沉淀槽中（5） 攪拌強(qiáng)度沉淀時(shí)攪拌是必需的。攪拌強(qiáng)度大，液體分布均勻，但沉淀粒子可能被攪拌漿打碎；攪拌強(qiáng)度小，液體不能混合均勻。對于晶形沉淀：沉淀劑應(yīng)在攪拌下均勻緩慢加入，以免局部過濃，對于非晶形沉淀：沉淀劑應(yīng)在攪拌下迅速加入沉淀的后處理過程 ：老化-過濾-洗滌-干燥-焙燒-成型-活化26.浸漬法分類：（1）過量浸漬法：將載體浸漬在過量溶液中，

13、溶液體積大于載體可吸附的液體體積，一段時(shí)間后除去過剩的液體，干燥、焙燒、活化。（2）等體積浸漬法：預(yù)先測定載體吸入溶液的能力，然后加入正好使載體完全浸漬所需的溶液量（實(shí)際采用噴霧法把配好的溶液噴灑在不斷翻動(dòng)的載體上，達(dá)到浸漬的目的。（3）多次浸漬法：將浸漬、干燥和焙燒反復(fù)進(jìn)行多次。（4）浸漬沉淀法：使載體先浸漬在含有活性組分的溶液中一段時(shí)間后，再加入沉淀劑進(jìn)行沉淀。（5）蒸氣浸漬法：借助浸漬化合物的揮發(fā)性，以蒸氣相的形式將其負(fù)載于載體上。浸漬法的影響因素：浸漬時(shí)間，浸漬濃度（低濃度浸漬溶液和較長浸漬時(shí)間有利于活性組分在載體孔內(nèi)均勻分布），27. 催化劑的預(yù)處理（活化） （1）氧化物或鹽類加氫還

14、原成金屬催化劑；（2）氧化物硫化制備硫化物催化劑； （3）擇形催化劑的預(yù)積碳處理、外表面覆蓋、孔口收縮預(yù)處理（化學(xué)氣象沉積(CVD） 積碳失活的催化劑可通過燒焦使催化劑再生。在燒焦前通常用惰性氣體或水蒸氣吹掃催化劑。將吸附的有機(jī)物解吸吹出。結(jié)焦催化劑再生過程最主要的是把碳燃燒轉(zhuǎn)化為C02或CO時(shí)所放出的熱量及時(shí)移出床層，避免床層飛溫而引起的催化劑燒結(jié)。通常將失活過程劃分為三種類型：（1化劑積炭等堵塞失活，屬于物理的；（2）催化劑中毒失活，屬于化學(xué)的；（3） 催化的熱失活和燃燒失活；屬于熱學(xué)的。28.d帶空穴與磁化率 d帶空穴是指d能帶中未充填電子的空能級(jí)。 d帶中較密集的能級(jí)間距允許電子保持不

15、成對，飽和磁矩在數(shù)值上等于d能帶中的未配對電子數(shù)。金屬的磁化率決定于未配對電子數(shù)，金屬的磁化率可以表示d帶空穴的大小。29. 金屬的價(jià)鍵理論 認(rèn)為過渡金屬原子以雜化軌道相結(jié)合，雜化軌道通常為s、p、d等原子軌道的線性組合，稱之為spd或dsp雜化。雜化軌道中d原子軌道所占的百分?jǐn)?shù)稱為d特性百分?jǐn)?shù)，表以符號(hào)d%它是價(jià)鍵理論用以關(guān)聯(lián)金屬催化活性和其它物性的一個(gè)特性參數(shù)。金屬的d%越大，相應(yīng)在的d能帶中的電子填充的越多，d空穴越小。 d特性金屬原子的d電子參加dsp成鍵軌道的程度 30.合成氨工業(yè)催化劑工業(yè)用合成氨催化劑的主要組成是什么?說明主催化劑和各助催化劑的作用。工業(yè)上使用的合成氨催化劑以Fe

16、30為主催化劑，A1203 , K20 , Ca0和Mg0等為助催化劑。合成氨催化劑通常是用天然磁鐵礦和少量助劑在電熔爐里熔融，在室溫下冷卻制備的。氨的合成為放熱可逆反應(yīng): 操作溫度通常為4005000C，壓力為15-30MPa各種助催化劑的作用及其最佳含量：工業(yè)用合成氨催化劑的主要組成是:Fe30 , A1203 , K20 , Ca0 , MgC)和Si02等。Fe30、是主催化劑，它還原后生成a-Fe，它可以化學(xué)吸附N2，使N:活化加氫生成NH3 ; A1203為結(jié)構(gòu)型助催化劑，它可與Fe302,K20生成FeA1204,K2A1204等高熔點(diǎn)且難還原的組分，隔開了a-Fe微晶，阻止a-

17、Fe的重結(jié)晶，穩(wěn)定了晶格，增加比表面積;此外，A120:還可與K20生成鋁酸鉀，將表面游離K20束縛住，不致使K20產(chǎn)生KOH覆蓋a-Fe表面而降低催化劑活性; K20為電子型助催化劑，它可使a-Fe的電子輸出功降低，從而提高催化劑活性; Ca0和Mg0能使A1203與磁鐵礦熔融溫度降低，粘滯性變小，有利于A1203在熔融物中均勻分布;Si0:可改善催化劑物理結(jié)構(gòu)，使K十分布更均勻或調(diào)節(jié)表面K十的百分含量。 總的說來，助催化劑的各種成分是互相聯(lián)系，互相制約的，它們通過對a-Fe微晶大小及其分布、a-Fe電子逸出功的改變等使催化劑活性、穩(wěn)定性達(dá)到最佳值。1.催化重整主要是加工直餾石腦油、加氫裂化

18、石腦油和加氫改質(zhì)后的石腦油，也可加工熱加工石腦油（經(jīng)加氫處理后的焦化石腦油和減粘裂化石腦油）、乙烯裂解汽油的抽余油和加氫后的催化裂化汽油餾分等。催化重整過程的主要目的是生產(chǎn)高辛烷值汽油或芳烴。2. 固定床半再生重整工藝特點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)中的催化劑活性緩慢下降，為保持產(chǎn)品的辛烷值或芳烴產(chǎn)率，則必須不斷提高反應(yīng)溫度，既要不斷提高反應(yīng)苛刻度直至催化劑進(jìn)行再生。該工藝反應(yīng)系統(tǒng)比較簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)、操作、維護(hù)方便，投資省。但裝置開工率較低，近年來，隨著雙（多）金屬催化劑的活性和選擇性的改進(jìn)，催化劑能在苛刻條件下長周期運(yùn)行，該工藝的優(yōu)勢得以發(fā)揮。 連續(xù)重整分為重疊式移動(dòng)床連續(xù)重整工藝和并列式連續(xù)重整工藝，連續(xù)重整工藝的

19、特點(diǎn)是：反應(yīng)壓力低、操作苛刻度高，芳烴轉(zhuǎn)化率高、液收高，生成油辛烷值高，氫產(chǎn)率高。 總之，由于半再生式催化重整和連續(xù)再生式催化重整的操作方式不同，對催化劑的要求也不同，一般半再生式催化重整催化劑要求具有更好的穩(wěn)定性、更低的積炭速率，而連續(xù)重整催化劑要求具有良好的低壓反應(yīng)性能、抗積炭性能和再生性能、金屬抗燒結(jié)性能、金屬再分散性能、適當(dāng)?shù)亩逊e密度、良好的機(jī)械性能等。48. 合成氨的主催化劑是什么?助催化劑是什么?為什么要選用多組元催化劑?助催化劑的作用是什么?51.為什么金屬催化劑主要是過渡金屬元素?過渡金屬作為催化劑有什么特點(diǎn)?14.工業(yè)用合成氨催化劑的主要組成是什么?說明主催化劑和各助催化劑的

20、作用。14. 工業(yè)用合成氨催化劑的主要組成是:Fe30 , A1203 , K20 , Ca0 , MgC)和Si02等。Fe30、是主催化劑，它還原后生成a-Fe，它可以化學(xué)吸附N2，使N:活化加氫生成NH3 ; A1203為結(jié)構(gòu)型助催化劑，它可與Fe302,K20生成FeA1204,K2A1204等高熔點(diǎn)且難還原的組分，隔開了a-Fe微晶，阻止a-Fe的重結(jié)晶，穩(wěn)定了晶格，增加比表面積;此外，A120:還可與K20生成鋁酸鉀，將表面游離K20束縛住，不致使K20產(chǎn)生KOH覆蓋a-Fe表面而降低催化劑活性;K20為電子型助催化劑，它可使a-Fe的電子輸出功降低，從而提高催化劑活性;Ca0和Mg0能使A1203與磁鐵礦熔融溫度降低，粘滯性變小，有利于A1203在熔融物中均勻分布;Si0:可改善催化劑物理結(jié)構(gòu)，使K十分布更均勻或調(diào)節(jié)表面K十的百分含量。27.給你一種固體酸，你將采用哪些表征方法來說明這種固體酸的酸性質(zhì)?