催化化学

催化化学（精选6篇）

篇1：催化化学

催化化学期末论文（设计）

题目：催化剂的研究发展及应用简介

学 院： 化学与化工学院

专 业： 材 料 化 学 班 级： 材 化 101 班 学 号： 1008110024 学生姓名： 朱 清 元 教 师： 袁 强

2013年6月14日

目 录

摘 要..........................................................................................................................3 Abstract..........................................................................................................................3 第一章 前 言............................................................................................................4 第二章 催化剂技术发展历史简介............................................................................4 2.1萌芽时期........................................................................................................5 2.2奠基时期........................................................................................................5 2.2.1金属催化剂的出现...............................................................................5 2.2.2氧化物催化剂的出现...........................................................................6 2.2.3液态催化剂的出现...............................................................................6 2.3更新换代时期................................................................................................6 2.3.1高效络合催化剂的出现.....................................................................6 2.3.2 固体催化剂的工业应用....................................................................7 2.3.3分子筛催化剂的工业应用.................................................................7 2.3.4环境保护催化剂的工业应用.............................................................7 2.3.5生物催化剂的工业应用.....................................................................8 第三章 新型催化剂的开发与应用..............................................................................8 3.1新型炼油与化工催化剂的研究......................................................................8 3.2新型汽车尾气净化催化剂研究......................................................................9 3.3新型光催化剂的研究......................................................................................9 3.4新型生物催化剂研究....................................................................................10 第四章 对我国催化剂研究的一些建议....................................................................11 4.1加快环保催化剂开发速度............................................................................11 4.2高分子聚合催化剂........................................................................................11 4.3有机合成、精细化工催化剂........................................................................11 4.4新催化材料的研制及应用............................................................................11 参考文献......................................................................................................................13

催化剂的研究发展及应用简介

摘 要

本文较简单的的介绍了催化剂的发展历史及介绍了国内外各种催化剂新技术、新材料、新产品发展动态和发展趋势，针对我国催化剂技术发展现状，对催化剂行业的发展提出了自己的见解。关键词：催化剂 技术 材料 新产品

Abstract

This relatively simple introduction to the history and development of catalyst introduced various domestic and catalyst of new technologies, new materials, new product developments and trends for our catalyst technology development status, the catalyst industry put forward their own ideas.Keys : Catalyst

technology

materials

new products

第一章 前 言

催化剂又称触媒，在初中阶段的定义是能改变化学反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。例如二氧化锰可以作为过氧化氢（双氧水）分解的催化剂。催化剂分为和正催化剂逆催化剂，正催化剂有助于反应向正方向移动，逆催化剂有助于反应向逆方向移动。

催化剂的主要作用是降低化学反应的活化能，加速反应速率，因此被广泛应用于炼油、化工、制药、环保等行业。催化剂的技术进展是推动这些行业发展的最有效的动力之一。一种新型催化材料或新型催化剂工业的问世，往往引发革命性的工业变革，并伴随产生巨大的社会和经济效益。1913年，铁基催化剂的问世实现了氨的合成，从此化肥工业在世界范围迅速发展；20世纪50年代初，分子筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的一场变革；20世纪70年代，汽车尾气净化催化剂在美国实现工业化，并在世界范围内引起了普遍重视；20世纪80年代，金属茂催化剂使得聚烯烃工业出现新的发展机遇。目前，人类正面临着诸多重大挑战，如：资源的日益减少，需要人们合理开发、综合利用资源，建立和发展资源节约型农业、工业、交通运输以及生活体系；经济发展使环境污染蔓延、自然生态恶化，要求建立和发展物质全循环利用的生态产业，实现生产到应用的清洁化。这些重大问题的解决无不与催化剂和催化技术息息相关。因此，许多国家尤其是发达国家，非常重视新催化剂的研制和催化技术的发展，均将催化剂技术作为新世纪优先发展的重点。

第二章 催化剂技术发展历史简介

从19世纪末至20世纪初，化学工业中利用催化技术的生产过程日益增多，为适应对工业催化剂的要求，逐步形成了产品品种多、制造技术进步、生产规模和产值与日俱增的催化剂工业。

2.1萌芽时期

催化剂工业发展史与工业催化过程的开发及演变有密切关系。1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂接着，1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在铂上氧化成三氧化硫的英国专利。19世纪60年代，开发了用氯化铜为催化剂使氯化氢进行氧化以制取氯气的迪肯过程。1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装臵，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。2.2奠基时期

在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分由金属扩大到氧化物，液体酸催化剂的使用规模扩大。制造者开始利用较为复杂的配方来开发和改善催化剂，并运用高度分散可提高催化活性的原理，设计出有关的制造技术，例如沉淀法、浸渍法、热熔融法、浸取法等，成为现代催化剂工业中的基础技术。催化剂载体的作用及其选择也受到重视，选用的载体包括硅藻土、浮石、硅胶、氧化铝等。为了适应于大型固定床反应器的要求，在生产工艺中出现了成型技术，已有条状和锭状催化剂投入使用。这一时期已有较大的生产规模，但品种较为单一，除自产自用外，某些广泛使用的催化剂已作为商品进入市场。同时，工业实践的发展推动了催化理论的进展。1925年H.S.泰勒提出活性中心理论，这对以后制造技术的发展起了重要作用。2.2.1金属催化剂的出现

20世纪初，在英国和德国建立了以镍为催化剂的油脂加氢制取硬化油的工厂，1913年，德国巴登苯胺纯碱公司用磁铁矿为原料，经热熔法并加入助剂以生产铁系氨合成催化剂。1923年F.费歇尔以钴为催化剂，从一氧化碳加氢制烃取得成功。1925年，美国M.雷尼获得制造骨架镍催化剂的专利并投入生产，这

是一种从Ni-Si合金用碱浸去硅而得的骨架镍。1926年，法本公司用铁、锡、钼等金属为催化剂，从煤和焦油经高压加氢液化生产液体燃料，这种方法称柏吉斯法。该阶段奠定了制造金属催化剂的基础技术，包括过渡金属氧化物、盐类的还原技术和合金的部分萃取技术等，催化剂的材质也从铂扩大到铁、钴、镍等较便宜的金属。

2.2.2氧化物催化剂的出现

鉴于19世纪开发的二氧化硫氧化用的铂催化剂易被原料气中的砷所毒化，出现了两种催化剂配合使用的工艺。德国曼海姆装臵中第一段采用活性较低的氧化铁为催化剂，剩余的二氧化硫再用铂催化剂进行第二段转化。这一阶段，开发了抗毒能力高的负载型钒氧化物催化剂，并于1913年在德国巴登苯胺纯碱公司用于新型接触法硫酸厂，其寿命可达几年至十年之久。20年代以后，钒氧化物催化剂迅速取代原有的铂催化剂，并成为大宗的商品催化剂。制硫酸催化剂的这一变革，为氧化物催化剂开辟了广阔前景。2.2.3液态催化剂的出现

1919年美国新泽西标准油公司开发以硫酸为催化剂从丙烯水合制异丙醇的工业过程，1920年建厂，至1930年，美国联合碳化物公司又建成乙烯水合制乙醇的工厂。这类液态催化剂均为简单的化学品。2.3更新换代时期

在这一阶段，高效率的络合催化剂相继问世；为了节能而发展了低压作业的催化剂；固体催化剂的造型渐趋多样化；出现了新型分子筛催化剂；开始大规模生产环境保护催化剂；生物催化剂受到重视。各大型催化剂生产企业纷纷加强研究和开发部门的力量，以适应催化剂更新换代周期日益缩短的趋势，力争领先，并加强对用户的指导性服务，出现了经营催化剂的跨国公司。重要特点是 2.3.1高效络合催化剂的出现

60年代，曾用钴络合物为催化剂进行甲醇羰基化制醋酸的过程，但操作压力很高，而且选择性不好。1970年左右出现了孟山都公司开发的低压法甲醇羰基化过程，使用选择性很高的铑络合物催化剂。后来又开发了膦配位基改性的铑络合物催化剂，用于从丙烯氢甲酰化制丁醛。这种催化剂与原有的钴络合物催化

剂比较，具有很高的正构醛选择性，而且操作压力低，1975年以后美国联合碳化物公司大规模使用。利用铑络合物催化剂。从α-氨基丙烯酸加氢制手性氨基酸的过程，在70年代出现。这些催化剂均用于均相催化系统。继铂和钯之后，大约经历了一个世纪，铑成为用于催化剂工业的又一贵金属元素，在碳一化学发展中，铑催化剂将有重要意义。一氧化碳与氢直接合成乙二醇所用的铑络合物催化剂正在开发。络合催化剂的另一重大进展是70年代开发的高效烯烃聚合催化剂，这是由四氯化钛－烷基铝体系负载在氯化镁载体上形成的负载型络合催化剂，其效率极高，一克钛可生产数十至近百万克聚合物，因此不必从产物中分离催化剂，可节约生产过程中的能耗。2.3.2 固体催化剂的工业应用

1966年英国卜内门化学工业公司开发低压合成甲醇催化剂，用铜-锌-铝-氧催化剂代替了以往高压法中用的锌-铬-铝-氧催化剂，使过程压力从 24～30MPa降至5～10MPa，可适应当代烃类蒸汽转化制氢流程的压力范围，达到节能的目的。这种催化剂在70年代投入使用。为了达到提高生产负荷、节约能量的目标，70年代以来固体催化剂造型日益多样化，出现了诸如加氢精制中用的三叶形、四叶形催化剂，汽车尾气净化用的蜂窝状催化剂，以及合成氨用的球状、轮辐状催化剂。对于催化活性组分在催化剂中的分布也有一些新的设计，例如裂解汽油一段加氢精制用的钯／氧化铝催化剂，使活性组分集中分布在近外表层 2.3.3分子筛催化剂的工业应用

继石油炼制催化剂之后，分子筛催化剂也成为 , 石油化工催化剂的重要品种。70年代初期，出现了用于二甲苯异构化的分子筛催化剂，代替以往的铂/氧化铝；开发了甲苯歧化用的丝光沸石(M-分子筛)催化剂。1974年莫比尔石油公司开发了ZSM-5型分子筛，用于择形重整，可使正烷烃裂化而不影响芳烃。70 年代末期开发了用于苯烷基化制乙苯的ZSM-5分子筛催化剂，取代以往的三氯化铝。80年代初，开发了从甲醇合成汽油的ZSM-5分子筛催化剂。在开发资源、发展碳一化学中，分子筛催化剂将有重要作用 2.3.4环境保护催化剂的工业应用

1975年美国杜邦公司生产汽车排气净化催化剂，采用的是铂催化剂，铂用量巨大，1979年占美国用铂总量的57％，达23.33t（750000金衡盎司）。目前，环保催化剂与化工催化剂（包括合成材料、有机合成和合成氨等生产过程中用的催化剂）和石油炼制催化剂并列为催化剂工业中的三大领域。2.3.5生物催化剂的工业应用

在化学工业中使用生化方法的过程增多。60年代中期，酶固定化的技术进展迅速。1969年，用于拆分乙酰基-DL-氨基酸的固定化酶投入使用。70年代以后，制成了多种大规模应用的固定化酶。1973年制成生产高果糖糖浆的葡萄糖异构酶，不久即大规模使用。1985年，丙烯腈水解酶投入工业使用。生物催化剂的发展将引起化学工业生产的巨大变化。此外，还发展用于能源工业的催化剂，例如燃料电池中用铂载在碳或镍上作催化剂，以促进氢与氧的化合.第三章 新型催化剂的开发与应用

3.1新型炼油与化工催化剂的研究

新型、高效催化剂的研制，是石油和化学工业实现跨越式发展的基础。近年来，国际上有关催化剂的研究中，近50%的工作围绕开发新型催化剂展开，且对其重视程度日益增加。另一显著特点，是新型催化剂的开发与环境的友好密切联系，即要求催化剂及催化技术生产生活必须品的同时，从源头消除污染。从国际权威检索系统收录的研究论文数量来看，有关新型催化剂的报道自1990年至1999年至少增加了15倍，其中固体酸、固体碱、选择性氧化等新型催化剂发展极为迅速。固体酸催化剂是近年来国际上发展起来的一类新型催化剂，因其可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中替代传统硫酸催化剂，并从源头杜绝污染，从而成为发展势头最为强劲的一类新型催化剂。均相碱催化剂在化学品合成中占有相当比例，如环氧化物开环加成合成表面活性剂、酯交换制备精细化学品等，但因严重的污染问题对环境造成恶劣的影响。近年来，以固体碱替代传统氢氧化钠等液碱催化剂已成为必然的发展趋势。由于对催化剂活性、经济、环保的要求，煤液化催化剂的研究重点已经集中在超细粒分散型铁基催化剂的制备与加入方式上，今后的研究课题仍需在用离子交换法引入催化剂的制备与加入方式上，今后的研究课题仍需在用离子交换法引入催化剂的方式、直接浸渍方法的改进、纳米级氧化铁和改性（硫化）氧化铁的应用、低浓度的可促进铁基催化剂活性提高 8 的金属的加入等方面做工作。3.2新型汽车尾气净化催化剂研究

随着汽车发动机新技术的应用及环保法规的日益严格，汽车尾气转化催化剂将呈一下发展趋势。首先，为提高燃料燃烧效率和减少CO的排放，汽车发动机将逐渐采用贫燃技术。据有关报道，改发动机比常规发动机的燃烧经济性高出20%~25%。由于氧气过剩，因而将NOX还原脱出就成为一技术难题。目前正在研究的解决方案包括NOX捕集、选择性还原和电热催化剂等，该技术可望于近期在欧洲工业化。其次是设计发动机时能快速预热的催化剂。在欧洲和北美，汽车排放污染物主要是在催化转化器预热之前的早期排放引起的。在今后数年中，美国、欧洲和日本将生效的更为严格的排放限制主要是针对启动前20~30s尾气的净化。此外，汽车尾气转化催化剂生产商正致力于减少催化剂中的贵金属含量。第三是消除H2S的排放。刚装上催化转化器的汽车在行驶时会产生难闻的气味，这是由于催化转化器中积累的硫以H2S的形式排出，目前合适的解决办法正在研究之中。

3.3新型光催化剂的研究

20世纪70年代初的石油危机不仅带来了光电化学的迅速发展，而且引起了对光催化剂领域的广泛关注。近三十年来，由于在环境致力，太阳能转换、临床医学等诸多方面的潜在应用，光催化及其相关技术得到了快速发展，尤其在污水处理和太阳能转换方面得到了广泛研究。

目前净化水的技术有很多是借助于化学方法。光催化剂作为污水治理的新技术有以下优点：一是作为目前研究最为广泛的高活性光催化剂TiO2可以吸收4%~5%的太阳光，且具有稳定性好、无毒、廉价等优点。二是除来源于空气中的氧以外，不需要添加其他水溶性的氧化剂就可以分解有机污染物，原理上不需要添加其他化学药品。三是同时进行氧化过程和还原过程。四是可以氧化其他高级氧化技术方法无法分解的稳定有机物。五是TiO2的杀菌作用是光催化剂的重要优点。

近年来，以日本、欧美为主的国家纷纷投入巨资和大量的人力进行相关的开发研究，每年都有大量的研究成果。据介绍，目前光催化剂开发的热点主要是：非TiO2半导体材料的研究；混合/复合半导体材料的开发研究参杂TiO2催化剂；

催化剂的表面修饰；制备方法和处理途径的探索等。

从光催化剂应用的前景来看，目前主要应用领域：一是TiO2涂层的自洁净功能。将TiO2镀在建筑材料、交通工具、室内装修材料的外表，利用生活中的太阳光、照明灯光即能分解这些表层的污染物，雨水清洗即实现自洁功能。二是超亲水性能用于制备防雾设备。如涂有超亲水光催化性薄膜的玻璃遇到水气时表面形成了均匀的水膜，所以镜像保持清晰。三是空气和水资源的净化。水处理的分类有各种不同领域，如对上下水源的处理，工厂排水、农业的处理等在医学方面用来消灭病菌和病毒也受到极大的关注。此外，光催化反应还在防腐、印刷、光储存等诸多方面有着潜在的应用前景。

光催化要成为实用技术目前尚存在许多难点，如反应速度慢、量子效率低等，特别需要考虑污染物本身的特征以及可能产生有害的副产物。要想从根本上解决如上问题，关键是要改善催化剂已成为光催化剂研究的重要课题。利用多相光催化治理污染的过程不需要能源和化学氧化剂，催化剂无毒、廉价、反应物活性高、无选择性。并且可能完全矿化有机物，破坏微生物。如果找到量子效率足够高的光催化剂，该项技术将有十分广阔的发展前景。3.4新型生物催化剂研究

生物催化剂技术是化学生物技术的一个组成部分，作为化学合成的一种手段或工具的重要性越来越大。消费者对新产品的需求、产业界要求提高收益并降低成本、政府和行政部门对加强管理的压力以及新技术出现和科学发明等推动了生物催化剂的应用。精细化学品制造商不断采用酶工艺制备手性中间体。美国的酶合成工艺正在向生产光性医药中间体的传统合成工艺挑战。目前使用的工业催化剂有青霉素酰化酶、天冬酶、磷脂酶、氨转移酶、富马酸酶以及固定化大肠杆菌等。用工业生物催化剂生产的产品有L-苯丙氨酸、L-天冬氨酸、综合氨基酸、L-亮氨酸、丙烯酰胺、L-苹果酸、L-丙氨酸、6-氨基青霉烷酸、氨苄青霉素、头孢氨苄等。目前生物催化工业已经产生重大影响。在传统方面，微生物和酶工艺已经被用于生物衍生原料。现在开始扩展到石油衍生材料领域，并且手性酶在有机药品合成及柴油微生物脱硫中得到广泛应用，在反应中作歧化剂。生物催化合成技术与传统的有机化学过程相比，具有潜在的优越性，其选择性好，效率高，生产费用低。酶催化可用于精细化学生产，范围包括药品和农用化学品。酶不仅 10

对天然物催化有效，并且可用于非天然物的崔化反应，其催化选择性较高，可在常温条件下反应，易用于处理废料。将传统的化学合成转化为生物催化过程，具有费用大大节减和环境友好的优点，它可提高天然原材料的使用率。目前，杜邦等公司已注册酶工艺生产1,3-丙二醇的专利。生产过程利用了不同碳水化合物一步发酵技术。该产品已应用于聚对苯二甲酸三甲酯类聚酯的生产。催化剂在我们的生活中已经是必不可少的化学试剂了，而且也在不断的发展着，它在我们的使用中也在不断的改进，它已经运用在我们生活的方方面面。

第四章 对我国催化剂研究的一些建议

4.1加快环保催化剂开发速度

我国环境保护形势严峻,目前仍在继续造成新的环境污染和生态破坏。根据环保的需要,应主要开发生产用于处理汽车尾气的新型工业催化剂(特别是贵金属含量少的),洁净空气燃料添加剂合成的新型添加剂,用于除去挥发性有机物和新的烃基化催化剂,以适应日益严格要求的环保形势。4.2高分子聚合催化剂

高分子聚合催化剂是合成材料的核心技术,直接影响石油化工、机械电子、建筑材料(化学建材)、汽车工业等支柱产业有关材料的生产技术水平。目前我国合成材料虽然发展很快,但合成材料的数量和质量都满足不了市场的需求,还靠大量进口,因此要加快聚合催化剂的研制,特别是高分子材料中最为重要的聚烯烃催化剂的研制。

4.3有机合成、精细化工催化剂

我国有机原料、原材料、中间体总的形势是供不应求,质量不够好,品种较少,难以形成系列,不少要靠进口。针对这种情况,建议开发的重点是:低碳饱和烃和烯烃芳构化及重芳烃轻质化得到轻芳烃的各种新工艺所需催化剂,以扩大长期紧缺的芳烃来源,通过脱氧和选择性氧化等新型催化剂的研制开发,利用低碳饱和烃,以扩大有机原料来源;研制重要有机产品,精细化学品,精细化工原料及中间制备新型催化剂;改进现有基本有机原料合成及净化催化剂或研制新一代高效催化剂,使其活性、选择性、寿命均有较大幅度的增加.4.4新催化材料的研制及应用

新催化材料包括全新的材料和改进现有材料两方面,范围极广。今后的重点是结合旧工艺改进和开发新工艺,研制具有我国特色的分子筛,强化二氧化钦载体催化剂的推广应用以及新型氧化铝、氧化硅、复合材料、杂多酸、固体酸(碱)、均相催化剂和酶的固定化载体的研制开发等。催化技术是“九五”化学工业优先发展的关键性技术,新型高效催化剂已列入国家专项支持的重点科技攻关项目,这为我国催化剂的研制开发及其产业发展创造了有利条件。

参考文献

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致 谢

首先，非常感谢袁强老师在给我们耐心细致的讲解了催化化学这门知识，他渊博的知识让我钦佩，他在学术上的专注精神以及他个人在各个方面所展现出来的人格魅力同样深深的影响着我。在这段时间，他向我传授了大量的专业知识，培育了我从事化学研究的素质和能力。同时他严谨的治学态度、求实谦逊的工作精神、高尚的人格魅力将会是我终生学习的精神榜样。还要感谢化学系的所有老师，他们不仅是我学习上的良师同时也是我人生的导师，他们向我传授了大量的专业知识的同时还教给了我许多做人的道理，是他们的真知灼见给予了我很大的启迪。再次我还要感谢贵州大学的一切，感谢母校贵州大学，给我提供一个良好的学习环境，感谢这里每一个给我帮助和带给我感动的同学朋友，让我最美好的四年青春岁月在这美丽的校园里过得丰富多彩。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请再次接受我诚挚的谢意!谨将此文献给所有关心和帮助我的人!

材化101班

朱清元

2013年6月14日

篇2：催化化学

1.引言

催化裂化具体的工艺过程是为实现特定的操作条件服务的。在一定程度上也限定了操作条件的调整范围。但就反再系统来说，操作条件就包括诸多方面，如温度、剂油比、停留时间、催化剂的预提升与预提升介质、油气与催化剂的接触、两者的混合与流动、两者的分离、反应的终止、催化剂中油气的汽提、催化剂的性能以及催化剂的再生条件等。尽管操作参数众多，但平时可调整的却屈指可数，有些参数，反再系统工艺路线已经确定，也就基本确定下来，不能再调整或无法调整了。

2.操作条件的影响

催化裂化在接近常压的低压下操作，在这个压力范围内压力对热力学的影响微乎其微。较低的烃分压有利于裂化，不利于生焦，因而是有利的。最小总压取决于后续分离系统，目前在300l(Pa以下。烃分压可以通过喷入水蒸汽的方法来降低(一般喷入水蒸汽的量占进料的1～5%)，也可以将一部分轻烃气体打循环，但循环量需要根据具体的经济性来确定。

3.焦炭燃烧动力学

催化裂化焦炭的收率一般在4～8%之间。在再生器的典型温度条件下，富氢化合物要么挥发，要么裂化成可挥发性组分和焦炭。催化剂再生所需要的时间主要由焦炭的较慢的燃烧速率决定。焦炭燃烧的活化能约为147kJ/mol。催化剂焦炭含量为1%、燃烧后烟气中的氧含量为1%催化剂焦炭含量为1%、燃烧后烟气中的氧含量为1%，烧焦时间与温度之阃的函数关系如图1所示。该函数关系非常重要，因为它确定了催化剡的总量与再生器的大小。减小再生器的大小与催化剂的总量很重要，原因有两个：FCC再生器在整个装置的造价中占有很大的比重，减小其大小有利于降低装置的投资;减少催化剂总量，不仅有利于减少操作费用，而且还有利于根据原料与产品的变化迅速改变催化剂。FCC装置是一个“热平衡体系”，热催化剂为裂化反应提供了部分热量。FCC装置的热平衡与催化剂的活性、原料性质、原料的预热和反应温度有关。此外，热平衡还与再生烟气CO2/CO的理想比例有关。

焦炭燃烧的一次产物有CO、CO2和H2O，CO与CO2之比是温度的函数。CO与O2反应生成CO2是自由基反应，在有固体存在的条件下反应速率会减慢。如果烟气中含有过量的空气，则只要一没有固体就会燃烧。到目前为止一直是这样。为了促进CO的燃烧，现在都加含有Pt等贵金属的`助燃剂。使CO转化成CO2也可以通过提高反应温度来实现。CO均相燃烧生成C02的活化能较高，约为293kJ/mol，在空气充足的情况下，在7000C以上CO可以完全转化。从热平衡的角度，达到7000C以上的再生温度毫无问题，但是再生器的材质和催化剂限定了最大再生温度。催化剂在高温条件下容易烧结，也易于水热失活。当然，如今的催化剂可以保证在高达850℃的高温条件下不会造成烧结破坏，但水蒸汽的老化作用要求温度要比该温度低得多。设计者在迸行反应器设计时，在降低再生温度以减小水热失活与提高再生温度以减小再生器大小之间权衡。另外一个减小催化剂水热失活的方法是采用两段再生：在第一段，在较低的再生温度条件下，进行富氢焦炭的再生;二段在较高的温度下操作。燃烧所需的停留时间是根据等温反应计算得到的，而FCC再生器并不总是等温的，尤其是催化剂颗粒温度不均匀。

再生过程中质量传递的影响要降低到最小，以便催化剂颗粒内部温度不超过气相温度。燃烧过程中的扩散控制是反应速率快造成的。扩散速率是催化剂颗粒直径的平方的函数，而反应速率则是温度的函数。颗粒直径需要在200岫1以下，再生器才能在6500c以上操作而避免颗粒内部产生高的温度梯度。固定床反应器的最小颗粒为1mm，移动床反应器的约为3mm，只有流化床反应器的催化剂颗粒直径小于200μm。对于焦炭收率很低的情况，可以考虑采取稀释空气、由此降低绝热温升的方法保护催化剂。这种方法理论上可行，实际操作过程中空气量太大，有一定的问题。

4.结语

篇3：聚苯乙烯的化学催化降解

近年来废聚苯乙烯的处理成为人们关注的焦点。本文综述了有效的化学催化氧化降解聚苯乙烯的方法, TiO2光催化, 紫外光辅Fenton氧化结合底物修饰, 催化剂改性等方法可以不同程度实现污染物的降解作用。

2 催化氧化降解方法和机理

2.1 TiO2光催化降解

TiO2光催化降解技术 (Chong, Jin e al.2010;Mozia 2010) 中, 由于TiO2电子结构所具有的特点, 使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基, 攻击有机物, 达到降解有机污染物的作用。纳米二氧化钛属于非溶出型材料, 在降解有机污染物和杀灭菌的同时, 自身不分解、不溶出, 光催化作用持久, 并具有持久的杀菌、降解污染物效果 (Pulgarin and Kiw1996;Malato, Blanco et al.2003) 。

最初尝试发现普通的TiO2光催化降解聚苯乙烯效果并不理想, 第一个原因是催化剂在污染物的表面分散不够, 没有充分接触;第二个原因是氧化剂的氧化性不够高, 很难进行开环反应;第三, 人们试图将光源引入可见光波段, 避免使用紫外光, 这样可以大大降低能耗。因此人们提出了很多的TiO2改性方案。下述两种方案, 是比较成功的两例。

TiO2改性:

2.1.1 染料改性

通过染料对TiO2改性, 可以拓展光谱吸收范围, 不仅限于紫外光谱范围, 可以拓展到可见光范围, 利用可见光降解可以极大节约能源, 降低处置成本。另外通过染料改性在紫外波段也可以增加TiO2催化剂对光能的吸收, 提高降解率。常见的染料敏化材料有视红质B, 孟加拉玫瑰红以及金属苯二甲蓝染料。催化机理如下图所示 (Shang, Cha et al.2003) 。

2.1.2 硅胶树脂-TiO2底物复合物

硅胶树脂修饰的TiO2目的是防止TiO2颗粒的聚集, 聚集会导致TiO2催化材料的表面积降低从而降低反应效率。用硅胶树脂修饰TiO2可以达到很好的分散效果。

上述方法由于降解率不足 (最高在50%左右) , 或者前处理过于复杂 (因为要预先将TiO2催化剂在聚苯乙烯相中进行分散) 因而在工业生产上受到了一定限制, 最新研究光辅Fenton氧化具有较好的工业应用前景。

2.2 光辅Fenton氧化

Fenton催化氧化也是一种常用的有机污染物降解手段。传统理论认为, 从广义上说, Fenton法是利用催化剂 (主要为二价、三价铁离子) 、或光辐射、或电化学作用, 通过H2O2产生羟基自由基 (·OH) 处理有机物的技术。

以往实验表明, Fenton试剂无法有效降解聚苯乙烯, 采用紫外光催化Fenton试剂也没有效果。这表明, 通常所熟知的羟基自由基和过氧化氢自由基根本不足以降解聚苯乙烯或者自由基与目标污染物没有充分接触。Feng等通过实验发现紫外光辅助Fenton氧化可以降解磺化了的交联聚苯乙烯材料 (Feng, Zheng et al.2011) 。先用硫酸磺化聚苯乙烯, 再通过紫外光辅助Fenton氧化降解聚苯乙烯可以看出是一种比较完整的工艺, 具有较好的工业应用可能, 这种方法工艺简单, 降解彻底, 降低成本是下一步努力的方向。

3 结论

聚苯乙烯是白色污染的重要组成, 焚烧处理会造成一定的空气污染。化学催化氧化降解可以避免二次污染的问题。 (1) TiO2光催化降解可以起到一定作用, 染料修饰和硅胶树脂修饰的TiO2可以提高一定的降解效率。 (2) 紫外光辅助Fenton氧化并且结合预先硫酸磺化处理可以达到对聚苯乙烯较好的处理效果。 (3) TiO2光催化前处理的一个重要作用就是将催化剂充分分散在目标污染物的内部, 使得产生的自由基可以迅速和污染物接触反应。

参考文献

[1]Kuzina, S.I.;Mikhailov, A.I.Photo-oxidation of polymers–2Photo-chain reaction of peroxide radicals in polystyrene.Eur Polym.J.1998, 34, 291–299

[2]Chong, M.N., B.Jin, et al. (2010) ."Recent developments in photocatalytic water treatment technology:A review."Water Research44 (10) :2997-3027

[3]Feng, H.M., J.C.Zheng, et al. (2011) .“Photoassisted Fenton Degradation of Polystyrene.”Environmental Science&Technology45 (2) :744-750

[4]Pulgarin, C.and J.Kiwi (1996) .“Overview on photocatalytic and electrocatalytic pretreatment of industrial non-biodegradable pollutants and pesticides.”Chimia50 (3) :50-55

[5]Shang, J., M.Chai, et al. (2003) .“Photocatalytic degradation of polystyrene plastic under fluorescent light.”Environmental Science&Technology37 (19) :4494-4499

篇4：让化学用语成为学好化学的催化剂

从本人的教学经历和经验来看，一些学生在刚接触到化学时，出于好奇与实验的趣味，对化学的兴趣是非常高涨的，但是学到化学式与化学方程式时就会出现畏难与力不从心的情形。显而易见，化学用语是学生学习化学的一道障碍。在实际教学中，一些教师如果方法不当或是重视不够，不及时想出办法加以解决，相当一部分学生就会慢慢地失去兴趣与信心，使得成绩下滑，甚至从此放弃化学的学习。因此，教师让学生初步学会使用化学用语是实现初中化学双基教学的关键。

那么，如何才能不让化学用语成为学生学习化学的屏碍，而是成为学生学好化学的催化剂呢？

首先，明确教学任务，整体规划，化整为零，各个消化

从粤教版初中化学教材看，出现的化学用语有：①元素符号与原子团；②原子结构示意图与离子结构示意图；③元素与原子团的化合价；④离子符号；⑤化学式；⑥化学方程式；⑦金属活动性顺序表，等等。其中元素符号出现在教材第三章第四节，化学式与化学方程式集中在第四章。如果按教材的分布教学，会出现两个明显的问题：其一是前面的教学中遇到的化学式学生会显得陌生难记，其二是教材第三章、四章化学用语过于集中，学生在实际学习中既要理解化学用语涵义与书写规则，又要记住大量的化学式，还得把文字表达式转化成化学方程式，往往会显得有心无力。基于这一现实，教师要做到整体规划，化整为零，认真分析与处理教材。

具体做法是：在第一章学习任务相对较轻并且学生兴趣较高时，让学生提前分散识记元素符号，每节课3－4种，学生不感到负担，愿意学。到元素、元素符号这一节时，学生已能熟练地读、写27种元素符号，为下一节化学式的学习作好了充分的准备。粤教版初中化学教材没有对元素的排序做要求，实际教学中可以让学生用口决形式记下前二十种元素的排序，这样有规律更好记，同时有利于以后的学习。

化合价的教学切不可死记硬背，这样学生学起来枯燥，记忆起来难且容易忘记。一要注重原子结构示意图、离子形成与化合价的关系，让学生理解它们的内在联系，这样记得持久且准确；二要学会运用，在遇到新的化学式时让学生说出各元素的化合价，从而分散他们集中记忆的压力，在不知不觉中记住了化合价，同时也懂得了化合价的作用及其与化学式的紧密关系。

化学式的量多且杂，教师教得累，学生记得难。在没有学习化合价之前，教师要有意识地讲化学式是学好化学的语言，引导学生有意识地认识些书上出现过的化学式，并不要求学生理解。由于前四章出现的化学式并不多，学生即使不理解记起来也会相当轻松。化合价的出现伴随而来的化学式的量就会大量出现，这时如果处理得不及时，许多学生就会感到枯燥无趣。教学中要认识到，化学式是与物质对应的，分清物质的分类有利于化学式的理解与记忆；利用化合价这一工具可以起到事半功倍之效。

如果把元素与化学式当作是化学中的字母与词语的话，化学方程式就是句子。它需要前者的积淀，自身有更加丰富的内涵和用途。其书写的规范之严格让学生吃尽苦头。所以功夫要用在前面，文字表达式的记忆学生相对较易，出现也早，要让学生提前学会。如果化学式的书写学会了，就能成功地实现成功蜕变，化蛹成蝶。

化学用语是紧密相连的血肉关系，学习它们可以分三个阶段：前三章是识记阶段，让学生蓄积能量；第四章是理解阶段，让学生懂得化学用语的内涵；从第五章到第八章是着重巩固、扩大和应用阶段。只有明确各阶段的要求与特点，整体规划，化整为零，各个消化，才能有效地将其融为一体，达到较好的教学与学习效果。

其次，运用兴趣教学，提高学习效果

“好学不如乐学”，对于量多且相对枯燥的化学用语，如何让学生喜欢是件相当难的事。化学用语也是中等与后进生学化学的一个分水岭。如何让他们也乐学？那就是运用鼓励教学，特别是对于后进生而言，适时的鼓励是良方。

“好记才愿意记”，教师要不断创新与总结，及时记下智慧的结晶。比如“谐音替身”记忆，就是提高学生兴趣与学习效果的一种有效途径。如在记忆地壳元素质量分数排序时，可将“氧、硅、铝、铁”利用谐音改为“养闺女，贴心”，学生在一笑中记住。再如金属活动性顺序表“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅（氢），铜汞银铂金”，可替换成“加拿大美女，身体细纤轻，总共一百斤”。教师在教学中还可以发挥学生的想象能力，激发学生的思维和兴趣，既有利于学生记忆，如果好的还可以及时记下以便于以后再用，达到教学相长。

“顺口溜”记忆法可将无序的变成有序记忆，便于学生使用。如常素的化合价口诀为：一价氢氯钾钠银，二价氧镁钙钡锌；三铝四硅五氮磷，二、三铁，二、四碳；二、四、六硫都齐全，铜，汞二价最常见。正负价，要分清，莫忘单质价为零……这样，学生听得快乐，记得轻松。

不过，要特别提出的是，无论是“谐音替身”记忆，还是“顺口溜”记忆法，都是一种辅助方法，一定要让学生明白它们所指的真实内容是什么。

“生活是最好的老师”，让化学走入生活，让生活教会我们化学。密切联系生活实际就可以做到寓教于乐、寓学于乐。如联系一些广告语，“补铁补血”等， 让学生学习人体缺锌影响智力发育，缺钙会影响骨骼发育，缺铁贫血，缺碘得大脖子病……再如面粉中加少量的小苏打会使馒头松软（2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2）。因此，用所学的化学用语知识解释身边的物质及其变化，可以解开学生心目中的许多谜团，使学生感到生活处处皆化学，增加学生学习化学用语的兴趣。

学以致用。如讲化学式计算时，可用人体中最多的物质是水做例题，利用学生对自身的好奇，增加对化学计算的认同。让学生推算一个60Kg的人所含氧元素质量最多的是什么？解答这题的理论依据是什么？进一步联系化学式H2O的涵义，让学生明白化学式中就可以读出很多信息，这比文字叙述精练得多，使学生感受到化学用语的重要性，并激发其强烈的学习兴趣。

再次，多测多练，书写规范

化学用语作为一种语言，其规范是极为重要的。教师在教学中首先要做到自身的规范，在教学及做任何示范时必须做到一丝不苟。使用化学用语是一种智力技能，不能强求学生一次到位，而要在不断的练习中加深体会，逐步熟练，而且要由浅入深，从易到难，从而使学生达到会写、会读、会用化学用语。教学过程中，教师要布置足够的练习，让学生暴露错误，分析出现缺陷及错误的原因，跟学生一起研讨弥补。对作业、考试的评分必须严格，要及时发现、纠正错误，避免扩大或养成不良习惯。

过关化学用语是繁杂且重复的事情，要充分调动学生自我监督与测试能力。教师可将一组分成二到三个小组，一小组人数约四到六人，指定成绩较好的学生担当小组长。学生定期到小组长处过关，过关后教师组织抽查，这样可以保证质量。对不够严格的小组长提出建议；在定期内没有过关的学生，要教师亲自处理，找出这些学生存在的实际问题，因材施教，做到不放弃一个学生。只有这样才能在今后的教学中争得主动。

总之，初中学生学化学用语是反复与渐进的过程。这就使得教师此阶段化学用语的教学要特别注意教学方法，以便学生能顺利地学好化学用语，逐步习惯地运用化学用语，为学好化学打好基础。

（作者单位：福建省长乐市华侨中学）

篇5：催化化学

建立了一种测定化学需氧量(COD)的新方法.在体积比为4∶1的`硫酸和磷酸混酸溶液中,重铬酸钾作氧化剂,氧化铒(Ⅲ)催化微波消解生活污水,过量重铬酸钾用1,10-菲绕啉指示,硫酸亚铁铵标准溶液滴定.对邻苯二甲酸氢钾标准溶液和生活污水进行了测定.测定结果,回收率为99.6%～101.2%,8次平行测定的相对标准偏差为1.9%～ 2.7%.方法准确、简单、快速.

作 者：陈彩凤 施文健 张利群 作者单位：陈彩凤(上海理工大学,机械学院)

施文健,张利群(上海理工大学,城建学院,上海,93)

篇6：催化化学

PmClAn基膜修饰电极的电化学及催化性质研究

聚苯胺作为电极修饰材料, 已在传感器上显示出广泛的应用前景[1～4]. 异丙醇(i-P)氧化[5,6]是个较简单的.反应, 被广泛作为电催化研究的模型反应. 目前, i-P电化学氧化的研究集中于Pt的多晶或单晶电极[7～9], Gonzales等[10]报道了Pt-Sn共沉积的PAn膜修饰电极上的异丙醇电氧化, 但对复合材料的微观结构仍欠研究. 本文讨论PmClAn基质性质对Pt电沉积的影响, 并探讨了i-P在沉积Pt微粒的PmClAn功能膜电极上的氧化情况.

作 者：戴李宗 许一婷 周善康 吴辉煌 作者单位：厦门大学化学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门361005刊 名：高等学校化学学报 ISTIC SCI PKU英文刊名：CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES年，卷(期)：200223(6)分类号：O657关键词：聚间氯苯胺 金属化聚合物 异丙醇电催化氧化 化学修饰电极