催化原理教案

1、1催化原理西北大學(xué)化學(xué)系展望21世紀(jì)的化學(xué)——催化3能有別于均相催化劑的主要因素。例如，20世紀(jì)以來，化學(xué)工業(yè)的品種和規(guī)模的巨大增長無不借助催化劑，從世紀(jì)初合成氨的工業(yè)化，50年代以后石油化學(xué)工業(yè)和高分子工業(yè)的興起，乃至60年代以后解決環(huán)境保護(hù)為題都與使用催化劑相關(guān)，現(xiàn)代化的化工和石油加工過程約90%是催化過程。目前，催化劑的用途可分為三大方面：①汽車排氣凈化；②礦物燃料加工；③化學(xué)品制造。我國自50年代開始有催化的系統(tǒng)教學(xué)和科研，目前

2、已有45所大學(xué)和科研單位培養(yǎng)各種學(xué)位的催化專門人才，開設(shè)催化課程的單位遠(yuǎn)不止此數(shù)。（見附錄）二、催化科學(xué)和技術(shù)發(fā)展簡介最早記載有“催化現(xiàn)象”的資料，可以追溯到四百多年前，1597年由德國煉金術(shù)士A.Libavius（1540~1616）著的“Alchymia”一書，而“催化作用”作為一個(gè)化學(xué)概念，則是在這之后數(shù)百年，于1836年才由瑞典化學(xué)家J.J.Berzelius(1779~1848)在其著名的“二元學(xué)說”基礎(chǔ)上提出來。他認(rèn)為具有催

3、化作用的物質(zhì)，除了和一般元素和化合物一樣與電性向?qū)Вㄕ⒇?fù)）的兩部分組成（二元）之外，還具有一種所謂的催化力（catalytischecraft），并引入（catalysis，分解）一詞，以和一般化學(xué)反應(yīng)相區(qū)別。在這之后，催化研究獲得了廣泛開展。1894年，德國化學(xué)家W.Ostwald(1853~1932)認(rèn)為催化劑是一種可以改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)速度而又不存在與產(chǎn)物中的物質(zhì)?！按呋蹦壳斑€算不上是一門獨(dú)立的、已自成體系的學(xué)科，他的過去和現(xiàn)在

4、，都是在不斷吸取大量的分支科學(xué)的有益成就才發(fā)展并逐漸豐富起來的。1.實(shí)用催化劑的開發(fā)實(shí)用催化劑的開發(fā)和化工產(chǎn)品的原料有著密切的關(guān)系。半個(gè)多世紀(jì)以來，化工原料經(jīng)歷了由煤——→石油（天然氣）——→煤的變化。在1940~1950年代，大宗化工產(chǎn)品主要由煤，通過電石制得的乙炔制成，這時(shí)，最引人注意的催化劑是過渡金屬IB（銅）、IIB（汞、鋅）的配合物。第二次世界大戰(zhàn)后，石油化工獲得了迅猛發(fā)展。這時(shí)，VIII族元素的鉑、鈀、鈷、鎳和鈦對(duì)烯烴、二烯

5、烴的活化起著重要的作用。70年代初期，由于能源危機(jī)的關(guān)系，化學(xué)工業(yè)又轉(zhuǎn)向以煤為原料的C1化學(xué)，這里CO（一氧化碳）通過VIII族元素的銠、釕等的活化作用引起了普遍的注意。在已開發(fā)的實(shí)用催化劑中，以下四類催化劑最具特色：（1）配合物催化劑：典型的例子是用于烯烴、二烯烴聚合和齊聚的ZieglerNatta型催化劑，烯烴通過生成π配合物進(jìn)行氧化偶聯(lián)、或氧化陰離子化的各種鈀配合物催化劑(例如，由Wacker法自乙烯合成乙醛)。Wacker法：大