催化剂与催化作用催化剂教学课件

第七章过渡金属对小分子的活化本章要点:1.掌握过渡金属配合物催化或参与的分子氢烯烃、炔烃、CO等的典型的有机反应;2.掌握部分反应的机理(催化循环)。催化剂与催化作用催化剂(Catalyst):催化剂是这样一种物质,它能够加速热力学允许的化学反应,在反应结束时该物质并不消耗。催化剂只能在热力学许可的情况下加快反应速度,不能改变反应平衡常数,加速反应的根本原因是降低反应的活化能催化作用catalysis):催化剂对反应施加的作用。具体地说,催化作用是催化剂活性中心对反应物分子(底物)的激发与活化,使后者以很高的反应性能进行反应一些工业催化过程催化反应催化剂合成氨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乙炔选择加氢Pt/Al2O3甲烷化Ni/Al2O3F合成(费托合成)Fe,co,N催化剂的功能与分类催化剂的功能是指它可以催化哪一类反应,如氧化催化剂,双功能催化剂等催化剂的分类功能实例金属加氢,氢解Ni,pd,Pt(cu)氧化Ag,Pt链烷烃异构Pt/酸性载体氢解Pd/沸石金属氧化物部分氧化复合金属氧化物脱氢Fe,03,Zn0,Cr203/Fe203酸碱水合酸性离子交换树脂聚合HPO4/载体裂解,氢转移,歧化Si02-A12Q2酸性沸石有机金属化合物烯烃聚合a-TiCl,+Al(C,H5)2C1羰基化,羟基化RhC(C0)(Ph)24催化作用的分类(以物相分类)(1)多相催化反应(复相,非均相,Heterogeneouscatalysis):催化剂与反应物处于不同物相时发生的催化。多用于化学工业。(2)均相催化反应(Homogeneouscatalysis):催化剂与反应物处于相同的物相。多指溶液中有机金属化合物催化剂的催化作用(3)生物催化(或酶催化,Enzymecatalysis):是由组成十分复杂的酶(蛋白质)为催化剂的反应。反应条件温和,活性和选择性非常高。PtpaHiicagel高比表面载体600A多相催化(Heterogeneousormultiphasic)catalysis6NobelPrizeinChemistry2019扎扎实实的“表面文章”H血格哈德→埃特尔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