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第一章 绪 论 内容安排: §1-1．引言 §1-2．有关催化作用和催化剂的定义、概述 催化作用 催化剂的活性、选择性和寿命 §1-3．催化剂的组成、成份 工业催化剂一般需要考虑的问题 催化剂的成分 催化体系的分类 重点和难点: 有关催化剂作用, 催化剂活性、选择性和寿命定义；催化剂的组成、成份，以及它们在催化中所起的作用；催化体系的分类。 §1-1．引言 催化剂的使用是提高反应速度和控制反应方向最有效的办法．催化剂能大幅度地提高化学反应的速度，而本身不在主反应的化学计量式中反映出来．事实上，催化剂是借化学作用力参与反应而起催化作用26；不过，在完成促进每一次的反应之后，它又恢复到原来的化学状态，因而能循环不断地起催化作用．催化剂的暂时介入反应，使反应体系始态与终态之间由于增加了化学因素而改变了位能面的结构和位能狭谷的地形地貌，因而有可能选择一条更为省力的新的反应途径进行变化．一般反应步骤和狭谷中位能高坡数目增多了，但是其中主要的，即最高的一个位能高坡，比末加催化剂前狭谷的位能高坡还来得低，因而反应能够省力地快速进行(图1—1)．逆向反应也按同样的比例加快进行. ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.2 有关催化作用和催化剂的定义、概述 催化作用的定义如下：“催化剂能加快化学反应速度，但它本身并不因化学反应的结果而消耗，它也不会改变反应的最终热力学平衡位置。” 从这一定义中得出如下结论： 一、催化剂只加速热力学可行的反应； 二、催化剂不影响平衡常数； 三、k正与k逆有相同倍数增加；（注：上面讨论的催化剂对平衡体系的影响是指对一平衡体系或接近平衡体系时，催化剂以同样倍数提高正逆方向反应速率常数，在远离平衡时，催化剂对正逆反应速率的影响当然是不同的。） 四、改变反应历程； 五、降低了反应活化能 催化剂作用所体现的几个方面： 一、催化循环； 二、催化剂用量少且不消耗； 三、化学计量方程式与催化剂量无涉，反应速度与催化剂量成正比； 四、参加反应后催化剂会有变化但很微小。 五、催化剂是物体形式的物质 1.2.2. 催化剂的活性、选择性和寿命 在估量一个催化剂的价值时，通常认为有三个最重要的因素：它们是活性（activity)、选择性（selectivity）和寿命（lifetime). 1、活性： 催化剂的活性是判断其性能好坏的重要标志，一般可用在某指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率来衡量。 转化率（Conversion） % = (发生了反应的反应物量 / 起始的反应物理 )(100% 时空收率：这是常用于工业催化的名词．表示单位时间内由单位体积储化剂(或反应器)生成的反应产物的量． 空速：单位时间内通过给定体积催化剂(或反应器)的气体(或液体)的体积数[即，m3／(m3．h)一h-1]． 催化剂活性（activity)：催化剂转化反应物(或底物)至产物的能力．可以用多种不同的基准来表示：例如，每小时每克催化剂的产物[g ／(g.h)每小时每立方厘米催化剂的产物[ g ／(cm3．h)]，或者，每小时每摩尔催化剂的产物 mo1／(mol. h)等等． 比活性：相对于催化剂某一特性而言的催化剂活性． 例如，每单位表面积或每个活性中心的活性等等． 转换频率（Turnover Frequency） ：单位时间内单位活性位上转化反应分子(底物)的数目． 活性位（active site）：在催化剂中真正起催化作用的那部分原子或原子集团。如质子、配位络合物、表面原子簇等。一般用“*”表示。 ? 2、选择性（Selectivity) Selectivity (%) = （转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量）(100％ 产率(Yield): Yield (%) = Conversion (selectivity Or = （生成的目的产物量／某反应物的初始量）(100％ ３、寿命 催化剂的寿命是指催化剂从开始使用至它的活性下降到在生产中不能再用的程度所经历的时间 寿命曲线包括：成熟期、稳定期和衰老期 考虑的顺序：第