? 为什么多金属氧化物催化剂通常具有更好的催化选择性

　　为什么多金属氧化物催化剂通常具有更好的催化选择性

　　金属氧化物催化剂与金属催化剂的区别：

　　1、主要催化活性组分不同。

　　金属氧化物催化剂的主要催化活性组分是金属氧化物。金属催化剂的主要催化活性组分是金属。

　　2、作用及应用不同。

　　金属氧化物催化剂广泛用于氧化还原型机理的催化反应；主族元素的氧化物多数用于酸碱型机理的催化反应(见固体酸催化剂)，包括氧化、脱氢、加氢、氧化脱氢、氨化氧化、氧氯化等反应。

　　金属催化剂在选择和设计金属催化剂时，常考虑金属组分与反应物分子间应有合适的能量适应性和空间适应性，以利于反应分子的活化。然后考虑选择合适的助催化剂和催化剂载体以及所需的制备工艺，并严格控制制备条件，以满足所需的化学组成和物理结构，包括金属晶粒大小和分布等。除贵金属外，还原态的金属催化剂均极为活泼，易于被氧化。

　　? 为什么金属催化中钯研究的最多，它有何特性

　　发现人：武拉斯顿

　　发现年代：1803年

　　发现过程：

　　1803年，英国的武拉斯顿，在王水中溶解粗铂，蒸去多余的酸后，并加氯化亚汞，得黄色沉淀，灼烧后得钯。

　　起源于“民科”医生武拉斯顿（William Hyde Wollaston，1766～1828），他不好好干自己的本职，在1802年发现了钯和铑两种金属（插句题外话，我特别喜欢铑，Rhodium的词根来源于玫瑰，因为武拉斯顿当初发现其氯盐的溶液呈现玫瑰红色），不过可惜的是，武拉斯顿本人并没有从他的这个伟大发现中获得利润，在他那个年代，钯被认为是无用的金属，在他去世后的一百多年内，钯的化学性质和他的邻居镍、铂相比较，任然被认为是相形见绌的，这个现象一直维持到1942年钯碳催化剂的发现和1946年Lindlar Catalyst的发现，也是这两个催化剂使得人们对钯的活性，以及对于双键和三键的亲和性得到了重视。

　　随着二战的结束，之后的欧洲重建工作使得对于塑料和精细化工品的需求呈现爆炸性的增长，Walter Hafner就开始研究怎么从乙烯合成环氧乙烷，当时他的做法是把乙烯和氧气通过一个钯碳床，但是得到的一种具有刺激性气味的化学品--乙醛，后来这一方法得以商品化，并被称为Wacker process，这一反应，奠定了钯在有机合成中重要催化剂的地位。事实上，Hafner也是第一个分离钯-烯丙基配位化合物的化学家，他的这一发现也为20世纪最伟大科学发现之一提供了灵感：钯催化交叉偶联反应。

　　? 什么是贵金属催化剂

　　贵金属催化剂已经有很长的历史了，它的工业应用可以追溯到19世纪的70年代，以铂为催化剂的接触法制造硫酸的工业。1913年，铂网催化剂用于氨氧化制硝酸；1937年Ag/Al2O3催化剂用于乙烯氧化制环氧乙烷；1949年，Pt/Al2O3催化剂用于石油重整生产高品质汽油；1959年，PdCl2-CuCl2催化剂用于乙烯氧化制乙醛；到上世纪60年代末，又出现了甲醇低压羰基合成醋酸用铑络合物催化剂。从上世纪70年代起，汽车排气净化用贵金属催化剂（以铂为主，辅以钯、铑）大量推广应用，并很快发展为用量最大的贵金属催化剂。 贵金属催化剂的英文名称是precious metal catalyst，它主要是以铂族金属（Platinum Group Metal ）为主的铂（Pt）、钯（Pd）、钌（Ru）、铑（Rh）、铱（Ir）、锇（Os）等为催化活性组分的载体类非均相催化剂和铂族金属无机化合物或有机金属配合物组成的各类均相催化剂。铂族金属由于其d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。 按催化剂的主要活性金属分类，常用的有：铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂、钌催化剂等。贵金属催化剂由于其无可替代的催化活性和选择性，在石油、化工、医药、农药、食品、环保、能源、电子等领域中占有极其重要的地位。在石油和化学工业中的氢化还原、氧化脱氢、催化重整、氢化裂解、加氢脱硫、还原胺化、调聚、偶联、歧化、扩环、环化、羰基化、甲酰化、脱氯以及不对称合成等反应中，贵金属均是优良的催化剂。 在环保领域贵金属催化剂被广泛应用于汽车尾气净化、有机物催化燃烧、CO、NO氧化等。在新能源方面，贵金属催化剂是新型燃料电池开发中最关键的部分。 在电子、化工等领域贵金属催化剂被用于气体净化、提纯。催化技术是当今高新技术之一，也是能产生巨大经济效益和社会效益的技术。发达国家国民经济总产值的20%~30%直接来自催化剂和催化反应。化工产品生产过程中85%以上的反应都是在催化剂作用下进行的。 据分析表明，世界上70%的铑、40%的铂和50%的钯都应用于催化剂的制备。 我相信，在不久的未来贵金属催化剂在化学新领域的研究和开发中会有着越来越广泛的应用前景。

　　? 为何镍适合作为催化剂

　　H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中,提供一点活化能,就可以转变成化学吸附。 H2分子从P'到达a点是物理吸附,放出物理吸附热Qp,这时提供活化能Ea,使氢分子到达P点,就解离为氢原子,接下来发生化学吸附，活化能Ea远小于H2分子的解离能。这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因. （物理吸附向化学吸附的转变）脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行,所提供的活化能等于Qc+Ea,使稳定吸附的氢原子越过这个能量达到P点,然后变成H2分子沿Pa P'线离开表面. 镍催化剂呈现出很高的加氢活性，由于其催化活性好，机械强度高，对毒物不敏感，导热性好等优点，不仅应用于各种不饱和烃的加氢，而且也是脱氢、氧化脱卤、脱硫等某些转化过程中的良好催化剂，使用于石油、化工、制药、油脂、香料、双氧水、合成纤维，特别是在山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇等工业上得到了广泛应用。

　　? 金属Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂 急用，非常感谢

　　H2分子在Ni表面的吸附是在物理吸附过程中,提供一点活化能,就可以转变成化学吸附.

　　H2分子从P'到达a点是物理吸附,放出物理吸附热Qp,这时提供活化能Ea,使氢分子到达P点,就解离为氢原子,接下来发生化学吸附.

　　这活化能Ea远小于H2分子的解离能

　　,这就是Ni为什么是一个好的加氢脱氢催化剂的原因.

　　物理吸附向化学吸附的转变

　　脱氢作用沿化学吸附的逆过程进行,所提供的活化能等于Qc+Ea,使稳定吸附的氢原子越过这个能量达到P点,然后变成H2分子沿Pa P'线离开表面.

　　? 为什么许多贵金属是优秀的催化剂，有什么共性的地方

　　我觉得化学学好了，说起催化剂这一点还是很容易理解的，很多贵金属是优秀的催化剂，催化剂能做什么呢，我们来分析一下。

　　贵金属催化剂的主要性能指标

　　贵金属的氧化膜与其他金属的氧化膜不同的是，贵金属的氧化膜是很难检测到的。就是这极微量的氧化物，就具有神奇的催化作用，也是贵金属为优秀的催化剂的原因。因为用贵金属做催化剂，消耗极少，甚至人们认为贵金属做催化剂没有消耗。

　　总结：贵金属作为催化剂有很大的优势。

　　? 金属催化剂为什么可以催化加氢反应

　　50公斤高压苯加氢30%左右转化率，生成20%左右环己烷，75%左右环己烯

　　催化剂根据工艺不同而不同，一般有金属钯，铂，骨架镍，金属氧化物等

　　? 加氢功能催化剂往往对脱氢反应也有活性,水合功能催化剂往往对脱水也有活性,试解释

　　根据Kf=k/k0,既然催化剂不能改变平加氢反应的平衡常速K的数值，故它必然以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。对于可逆反应，能够催化正反应方向的催化剂，就应该能催化逆方向反应。

　　例如，脱氢反应的催化剂同时也是加氢反应的催化剂，水合反应的催化剂同时也是脱水反应的催化剂，一般都是如此。这条规则对对选择催化剂很有用。例如，有合成气合成甲醇，有氢、氮混合气合成氨，直接研究正反应方向需要高压设备，不方便，故早期研究中利用常压设下的甲醇分解反应、氨分解反应，初步筛选相应的合成用催化剂，就是利用上述规则。

　　? 重整催化活性是什么

　　由于重整过程有芳构化和异构化两种不同类型的理想反应。因此，要求重整催化剂具备脱氢和裂化、异构化两种活性功能，即重整催化剂的双功能。一般由一些金属元素提供环烷烃脱氢生成芳烃、烷烃脱氢生成烯烃等脱氢反应功能，也叫金属功能；由卤素提供烯烃环化、五员环异构等异构化反应功能，也叫酸性功能。通常情况下，把提供活性功能的组分又称为主催化剂。

　　重整催化剂的这两种功能在反应中是有机配合的，它们并不是互不相干的，应保持一定平衡。

　　1）．铂

　　活性组分中所提供的脱氢活性功能，目前应用最广的是贵金属Pt。一般来说，催化剂的活性、稳定性和抗毒物能力随铂含量的增加而增强。但铂是贵金属，其催化剂的成本主要取决于铂含量，研究表明：当铂含量接近于1%时，继续提高铂含量几乎没有裨益。随着载体及催化剂制备技术的改进，使得分布在载体上的金属能够更加均匀地分散，重整催化剂的铂含量趋向于降低，一般为0.1~0.7%。

　　2）．卤素

　　活性组分中的酸性功能一般由卤素提供，随着卤素含量的增加，催化剂对异构化和加氢裂化等酸性反应的催化活性也增加。在卤素的使用上通常有氟氯型和全氯型两种。氟在催化剂上比较稳定，在操作时不易被水带走，因此氟氯型催化剂的酸性功能受重整原料含水量的影响较小。一般氟氯型新鲜催化剂含氟和氯约为1%，但氟的加氢裂化性能较强，是催化剂的选择性变差。氯在催化剂上不稳定，容易被水带走，这也正好通过注氯和注水控制催化剂酸性，从而达到重整催化剂的双功能合适地配合。一般新鲜全氯型催化剂的氯含量为0.6~1.5%，实际操作中要求氯稳定在0.4~1.0%。

　　? 哪些工业上用到贵金属催化剂

　　贵金属催化剂(precious metal catalyst)一种能改变化学反应速度而本身又不参与反应最终产物版的贵金属材权料。几乎所有的贵金属都可用作催化剂，但常用的是铂、钯、铑、银、钌等，其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满，表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性，成为最重要的催化剂材料。