1、IUPAC于1981年提出，催化劑是一種物質，它能夠加速反應的速率而不改變該反應的標準Gibbs自由焓 變化；催化劑又稱觸媒。過去中學課本中提到， “在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在化學反 應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑。”這種定義是不完整的，實際上經過催化反應后，絕大多數固體催化 劑的物理性質會改變（如金屬催化劑的延展性、導電性）；化學性質也會改變（如分子篩催化劑的固體酸的酸性）。催化劑在化學反應所起的作用叫催化作用。在催化反應中，催化劑與反應物發生化學作用，改變了反應途 徑，從而降低了反應的活化能，這是催化劑得以提高反應速率的原因。目前，對催化劑的作

2、用還沒有完全弄清楚。在大多數情況下，人們認為催化劑本身和反應物一起參加了化 學反應，降低了反應所需要的活化能。有些催化反應是由于形成了很容易分解的“中間產物”，分解時催化劑恢復 了原來的化學組成，原反應物就變成了生成物；有些催化反應是由于吸附作用，吸附作用僅能在催化劑表面最活 潑的區域（叫做活性中心）進行。活性中心數越多，催化劑的活性就越高。催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應、只能加速到達反應平衡的時間、不能改變化學平衡位置.假如一個催化反應是可逆的，則一個加速正反應速率的催化劑也應加速逆反應速率 ;同樣,一個能加速正反 應速率控制步驟的催化劑也應該能加速逆反應速率。催化劑改變催化反應速率的

3、原理是：通過催化劑的催化作用，改變了化學反應的歷程；催化劑通過參與反 應物之間的化學反應而改變了化學反應歷程；催化劑可以改變催化反應的動力學特性，但不能改變熱力學特性（如催化劑不能改變反應平衡常數）。催化反應產物具有選擇性的主要原因仍然是：由于催化劑可以顯著降低主反應的活化能，而副反應活化能 的降低則不明顯。催化劑在使用過程中，因某些物理和化學作用破壞了催化劑原有的組織和構造，催化劑會降低或喪失活 性，這種現象稱為催化劑衰退或催化劑失活。有些催化劑失活后可以用特定的方法處理，使催化劑再生,重新恢 復催化活性;有些催化劑失活后不能再生。但所有的催化劑都有一定的使用期限，稱催化劑壽命。催化作用可分

4、為均相催化和非均相催化兩種。如果催化劑和反應物同處于氣態或液態，即為均相催化。 若催化劑為固態物質，反應物是氣態或液態時，即稱為非均相催化。固體催化劑一般由活性組分、載體和助催化劑組分組成。溢流現象：是指固體催化劑表面的活性中心（原有的活性中心）經吸附產生出一種離子的或者自由基的 活性物種，它們遷移到別的活性中心處（次級活性中心）的現象。活性組分金屬（如Pt，Pd）與載體（如TiO2）可互相作用，載體將電子傳遞給金屬，導致金屬對反應 物（如H2）的吸附能力下降，這種現象叫金屬一載體間的強相互作用。對催化理論貢獻最大兩位科學家是德國物理化學家奧斯特瓦爾德（Wilhelm Ostwald）和美國物

5、理化學 家蘭格繆爾（Irving Langmuir）。在我國化學史上，值得尊敬和紀念的三位科學家是：吳蘊初是我國民族化學工業的奠基人（發明天廚味 精并獲得專利）；候德榜是我國近代化學史上的第一顆明星（發明候德榜工藝，于1926 年獲美國費城“萬國博覽 會金質獎章”）；閔恩澤是我國當代煉油催化應用科學奠基人。多相催化反應的 5 步學說；內擴散、外擴散、容積擴散、努森擴散、構型擴散的含義物理吸附與化學吸附的區別；朗繆單分子層吸附方程的推導；p1c 一 1 pBET方程中個物理量的含義=+V （p 一 p） V c V c p0m m 0固體表面的馳豫（relaxition。現象：在一定的物理化學環

6、境下，表面原子或分子尋求新的平衡位置，導 致表面第一、二層原子（分子）距離改變，這種現象叫做馳豫。馳豫結果是第一、二層原子（分子）距離縮短、 鍵角改變。固體表面的重構（reconsrtuctions）現象：表面原子尋求新平衡位置引起的另一種結構變化，重構不僅 鍵角變化，而且自旋對成性和配位數也發生變化。檢測催化劑固體酸特性的探針分子一般堿性物質如NH3,吡啶，Hammett指示劑等；檢測方法有IR法、TPD法、Hammett指示劑法等。23.Hammett指示劑法測定固體酸強度和酸分布的公式及其各物理量的意義H= pKa+lg0B24. Knozinger 模型法計算催化劑表面活性中心上的電荷

7、數：3760-378037303735378538003700-37003740-3745疑基處的凈電荷-0.25+0250.5+0.50(la)(11a)(tb)(111)(Ub)圖4-7Knozinger建議的氧化鋁模型TdiE四面體構型；Oh 正八面體構型起基的IR譜波數/cm 1OH1AI7H0八加OH 1 /H0ZH、i人/7A1A1/丨、/ 1Z | / 1、/ 1、/丨 / 1、端基軽基配 位于TdAl羥基配位于三個OhAl爲基配位于OhAI羥基橋式配 位于兩個OhAI軽基橋式 配位于丁 d 和 OhAI田部浩三超強酸：酸強度大于100%硫酸的固體酸叫超強酸，即H011.9的固體

8、酸雜多化合物：是指一些前過渡元素（Mo,W,VNb,Ta等），以MOx（x值一般為6）為單元通過共角、共邊（Tanabe）規則法計算催化劑表面活性中心上的電荷數25.26.27.（偶爾共面）氧聯結縮聚成多金屬氧酸化合物。雜多化合物的結構層次有三級硫酸促進的超強酸（TiO2-H2SO4）的酸性中心位置那個位置？ （a） TiO2上冴；（b）在 SO4x鈉型的A、X、Y分子篩的化學通式是aNa2ObAl2O3cSiO2dH2O,其中a=b指出圖中八面沸石晶胞中八面沸石籠、方鈉石籠、六方棱柱籠;A型沸石的主晶孔是8圓環，Y型沸石 的主晶孔是12圓環，NaY中最難被交換的鈉離子在六方棱柱籠中。X型和Y

9、型分子篩的晶胞結構相同，兩者的 區別是X型沸石的SiO2/Al2O3比小于3.0，而Y型SiO2/Al2O3比大于3.0； ZSM-5分子篩的SiO2/Al2O3比最高可 以到a,即純硅沸石5.1x5.5 A儻51擇形催化是沸石分子篩催化劑的最大特點；擇形途徑包括對反應物的擇形、對產物的擇形，對過度態化 合物分子對擇形以及分子交通控制的擇形；ZSM-5是能發生分子交通控制擇形的典型分子篩。金屬催化劑的激勵模型有三類：能帶理論模型、價鍵理論模型和配位場理論模型。能帶模型的要點是：金屬中單個原子的能級是分立的，N個相距無限遠的原子能級也是分立的，當固體 中 N 個原子緊密排列時，由于原子間的相互作

10、用，原來同一大小的能級這時彼此數值上就有小的差異。同一能 級就分裂成為一系列和原來能級很接近的仍包含N個能量的新能級。由于N的數值很大（1023數量級）這些 新能級基本上連成一片形成能帶。 d 軌道形成的導帶具有催化作用。導體的能帶結構特征是具有導帶；半導體的滿帶和空帶之間的禁帶寬度小于3ev；絕緣體的滿帶和空帶 之間的禁帶寬度大于5ev。金屬催化劑價鍵模型的要點是：N個金屬原子相互作用，使d軌道雜化，在雜化軌道中填充電子，當d 軌道中電子的填充率40-50%時，催化活性最高。金屬催化劑的配位場模型的要點是，催化劑是由中心離子（金屬離子M）和配體L組成，在八面體配位場中，由于配體L的影響，金屬

11、M的5個簡并d軌道發生分裂，形成能量較高二重簡并軌道e軌道、能量較g高三重簡并軌道t2軌道。這些軌道的電子云均有方向性，所以反應物分子與M的作用就具有選擇性，反應物分 2g子優先在作用能量較低的方向上形成過度態化合物。金屬氧化物催化劑具有催化作用的本質是氧化物與反應物之間可以（1）互相傳遞電子（或空穴），（2） 互相傳遞氧原子。傳遞電子的金屬氧化物催化劑可以用半導體模型來描述，例如用于n2O分解為02和N2的 p 型半導體 NiO 催化劑；傳遞 O 的金屬氧化物催化劑可以用晶格氧置換、表面過剩氧、表面缺陷氧模型來描述。在量子世界里，根據自旋倍數的不同，把基本粒子分為玻色子和費米子兩大類; 具有

12、半整數倍自旋的叫 做費米子，具有整數倍自旋的叫做波色子；費米子是構成實物的粒子如電子等，玻色子是傳遞作用力的粒子如光 子。環保催化劑指用于環境保護的催化劑，包括治理大氣污染、水體污染、固體廢棄物污染等采用的催化劑。評價催化裂化催化劑使用性能指標最主要的有六個方面：催化劑活性、選擇性、壽命、抗污染能力、機 械強度和粒度分布，此外，催化劑密度、比表面、孔體積、孔分布也直接影響催化劑的活性和選擇性，也是表示 催化劑使用性能的重要參考指標。催化劑的活性是指催化劑促進反應（加速速度）的能力，一般用單位時間內、單位催化劑上原料的轉化 率或目標產物的收率來表示。催化劑的選擇性：如果催化反應過程中可以生成多種

13、產物，把催化劑促進某一目標產物的特性稱為催化 劑的選擇性。一般用目標產物收率與總收率之比來表示，也有其它表示方法。催化劑的壽命：催化劑在使用過程中保持其活性和選擇性的時間稱為催化劑的壽命。抗污染能力：反應物中的某些物質（毒物）可以使催化劑降低甚至失去活性以及降低選擇性，這稱為催 化劑中毒。催化劑抵御中毒的能力就是其抗污染能力。一般用特定中毒條件下，催化劑的活性降低程度和選擇性 降低程度來表示，降低程度越小表示其抗污染能力越強。機械強度：指固體顆粒催化劑抗擊磨蝕或壓碎的能力，磨蝕強度用特定條件磨蝕后生成的粉末量來表示； 壓碎強度用每顆催化劑能承受的壓力來表示（牛頓力/粒催化劑,N/粒）。粒度分布：工業催化劑制造過程中都會生成大小不一的顆粒，目標粒度的產物越多，表示粒度分布較好。固體催化劑是不但有不規則的外表面，還有不規則巨大內表面（由毛細管及微孔壁組成），通常以 1g 催化劑所具有總表面積（外表面+內表面）稱為該催化劑的比表面，以多少平方米每克催化劑表示m2/g-。孔分布：固體催化劑顆粒上有孔徑大小不一的孔道，不同孔徑的孔在催化劑顆粒上