金屬催化作用

金屬催化劑是一類重要的工業(yè)催化劑。主要包括塊狀催化劑，如電解銀催化劑、融鐵催化劑、鉑網(wǎng)催化劑等；分散或者負(fù)載型的金屬催化劑。

金屬催化作用基本信息

中文名 金屬催化作用 類????型 工業(yè)催化劑
包????括 塊狀催化劑 例????如 過渡金屬

金屬催化作用造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
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材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
信息價		 含稅
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金屬催化結(jié)焦

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中國科學(xué) G 輯 : 物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué) 2008 年 第 38 卷 第 4期 : 439 ~ 448 www.scichina.com phys.scichina.com 439 《中國科學(xué) 》雜志社 SCIENCE IN CHINA PRESS 大塊金屬玻璃及高熵合金的合金化作用 張勇 * , 周云軍 , 惠希東 , 王美玲 , 陳國良 北京科技大學(xué)新金屬材料國家重點實驗室 , 北京 100083 * E-mail: drzhangy@skl.ustb.edu.cn 收稿日期 : 2007-12-24; 接受日期 : 2008-01-09 國家自然科學(xué)基金 (批準(zhǔn)號 : 50571018)和教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才計劃 (編號 : NCET-05-0105) 資助項目 摘要 研究了合金化對大塊金屬玻璃和高熵合金的組織和性能的影響 . 結(jié) 果表明 Nb元素能有效改

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催化作用

金屬氧化物在催化領(lǐng)域中的地位很重要，它作為主催化劑、助催化劑和載體被廣泛使用。就主催化劑而言，金屬氧化物催化劑可分為過渡金屬氧化物催化劑和主族金屬氧化物催化劑，后者主要為固體酸堿催化劑(見酸堿催化作用)。

堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物以及氧化鋁、氧化硅等主族元素氧化物，具有不同程度的酸堿性，對離子型(如正碳離子)反應(yīng)有催化活性，還可用作載體或結(jié)構(gòu)助催劑。主族金屬氧化物催化劑為酸堿催化劑。過渡金屬氧化物催化劑的金屬離子有易變價的特性，廣泛用于氧化、脫氫、加氫、聚合、合成等催化反應(yīng)。

實用氧化物催化劑，通常是在主催化劑中加入多種添加劑制成的多組分氧化物催化劑。金屬氧化物很多是半導(dǎo)體，因此，能帶概念被用來解釋催化現(xiàn)象，電導(dǎo)率、逸出功等金屬氧化物整體性質(zhì)被用來解釋催化活性，離子的 d電子組態(tài)、晶格氧特性、表面酸堿性等氧化物的局部性質(zhì)也被用來解釋催化活性。

研究結(jié)構(gòu)

各種現(xiàn)代物理化學(xué)實驗方法，如掃描顯微鏡、X射線光電子能譜儀程序升溫脫附技術(shù)穆斯堡爾共振儀X射線衍射、紅外或激光曼光譜、核磁共振、順磁共振等，可用來研究催化劑的結(jié)構(gòu)，包括表面結(jié)構(gòu)、組成、活性中心種類、活性組分價態(tài)和所處化學(xué)環(huán)境、吸附態(tài)的構(gòu)型等性能。

由多種金屬氧化物組成的催化劑進行選擇氧化，是金屬氧化物催化的主要內(nèi)容。

選擇氧化

在有機化學(xué)中，氧化是指:①脫氫，如CH─→CH=CH─→CH≡CH;②電負(fù)性大的元素(如氮、磷、氧、硫、氟)取代與碳結(jié)合的氫原子，如 CH─→CHOH─→CHO─→HCOOH─→CO，如果原料完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，則稱為完全氧化或深度氧化;如果反應(yīng)在中途停止，則稱為選擇氧化或部分氧化;烴類(特別是烯烴)在氨存在下進行的反應(yīng)稱氨氧化:

2R[557-01]CH+3O+2NH─→2RCN+6HO它也是一種選擇氧化。反應(yīng)物分子與氧結(jié)合時，首先要發(fā)生鍵的斷裂，氮分子的鍵能為226千卡/摩爾，氧分子為119千卡/摩爾，氫分子為104千卡/摩爾，氟分子為38千卡 /摩爾，碳-碳鍵為88千卡/摩爾。鍵斷裂總是首先斷裂弱鍵。因此，氟分子參與氧化時首先斷裂氟-氟鍵，生成自由原子。氧參與氧化時，首先不是斷裂氧-氧鍵，而是:①氫的氧化首先斷裂氫-氫鍵;②飽和烴的氧化首先斷裂碳-碳鍵或在催化劑作用下首先斷裂碳- 氫鍵。不是氧先吸附在催化劑上，與反應(yīng)物直接作用;就是氧化物催化劑中的氧先與反應(yīng)物作用，缺氧的催化劑再與氧作用而恢復(fù)原狀。

選擇氧化催化劑

應(yīng)具有如下功能:①為反應(yīng)物提供的氧量足以形成產(chǎn)物，但又不致使其完全氧化;②能為反應(yīng)物提供吸附(或配位)部位，使之變形，成為活化狀態(tài);③能在反應(yīng)物之間傳遞電子。以上這些要求使選擇氧化催化劑在使用上受到極大限制，催化劑的選擇性對反應(yīng)條件十分敏感，與催化劑本身以及載體和助催化劑的結(jié)構(gòu)也很有關(guān)系。氨氧化催化的特點是:①選擇氧化的選擇性很高，但即使在500℃的高溫下完全氧化的活性也很小;②沒有氧時，能被反應(yīng)物還原。

工業(yè)上使用的選擇氧化催化劑大都由多種金屬氧化物組成，這些氧化物可以是固溶體或復(fù)合氧化物(見表[常用金屬氧化物催化反應(yīng)及催化劑。(以上內(nèi)容有缺失，參考請仔細(xì))

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堿催化作用是指催化劑與反應(yīng)物分子之間通過接受質(zhì)子或給出電子對作用，形成活潑的負(fù)碳離子中間化合物(活化的主要方式)，繼而分解為產(chǎn)物的催化過程。堿金屬、堿土金屬和部分稀土元素的氧化物或鹽是堿催化劑。分子篩主要是作酸催化劑，但有一定堿性，經(jīng)離子交換后也可主要作堿催化劑。

催化用的復(fù)合堿可替代氫氧化鈉(燒堿)工業(yè)純堿(碳酸鈉)，它的優(yōu)勢在于價格要比燒堿和純堿便宜很多，性價比也高很多。復(fù)合堿在處理污水方面的效率完全能代替氫氧化鈉(燒堿)，甚至比燒堿效果更好，而且用料更省。比如說處理一升的污水，復(fù)合堿的用量只是燒堿的二分之一多點。

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催化作用可分為均相催化和非均相催化兩種。如果催化劑和反應(yīng)物同處于氣態(tài)或液態(tài)，即為均相催化。

均相催化Homogeneous catalysis

其中最重要最普通的一種是酸堿催化反應(yīng)。如酯類的水解以H 離子作催化劑。

在均相催化中，催化劑跟反應(yīng)物分子或離子通常結(jié)合形成不穩(wěn)定的中間物即活化絡(luò)合物。這一過程的活化能通常比較低，因此反應(yīng)速率快，然后中間物又跟另一反應(yīng)物迅速作用(活化能也較低)生成最終產(chǎn)物，并再生出催化劑。

該過程可表示為：

A B=AB(慢)

A C=AC(快)

AC B=AB C(快)

式中A、B為反應(yīng)物，AB為產(chǎn)物，C為催化劑。

由于反應(yīng)的途徑發(fā)生了改變，將一步進行的反應(yīng)分為兩步進行，兩步反應(yīng)的活化能之和也遠(yuǎn)比一步反應(yīng)的低。該理論被稱為“中間產(chǎn)物理論”。

若催化劑為固態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)物是氣態(tài)或液態(tài)時，即稱為非均相催化。

在非均相催化過程中，催化劑是固體物質(zhì)，固體催化劑的表面存在一些能吸附反應(yīng)物分子的特別活躍中心，稱為活化中心。反應(yīng)物在催化劑表面的活性中心形成不穩(wěn)定的中間化合物，從而降低了原反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)能迅速進行。催化劑表面積越大，其催化活性越高。因此催化劑通常被做成細(xì)顆粒狀或?qū)⑵涓捷d在多孔載體上。許多工業(yè)生產(chǎn)中都使用了這種非均相催化劑，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金屬氧化物固體催化劑。該理論稱為“活化中心理論”。 催化劑可以同樣程度地加快正、逆反應(yīng)的速率，不能使化學(xué)平衡移動，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 請注意加快逆反應(yīng)也就是減慢反應(yīng)速率，這種催化劑也叫負(fù)催化劑。

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