氮化物作为催化剂的研究进展
内容摘要：近年来,被誉为“准铂催化剂”的过渡金属氮化物因其优良的催化活性已受到世界各国学者的广泛关注。大量的研究表明,过渡金属氮化物在氨的合成与分解、加氢精制等许多涉氢反应中都表现出良好的催化活性。过渡金属氮化物的制备方法有高温法和程序升温氮化法, 程序升温氮化法的显著优点是可以制备出高比表面积的金属氮化物。研究人员不仅对金属氮化物催化剂的制备方法进行了大量的研究,并且发现负载型金属氮化物具有负载量低、比表面积大等优点。因此, 金属氮化物的负载化研究正成为目前的研究热点。
关键词：过渡金属、氮化物、催化剂、结构、性能、工业
Nitride as a catalyst research progress Grade: grade 09 Applied Chemistry Specialty Name: Hong Huaiyong
number: 122572009003
Abstract：In recent years, known as the" Platinum" transition metal nitride because of its excellent catalytic activity has been subjected to extensive concern of scholars all over the world. A large number of studies show that, transition metal nitride in ammonia synthesis and decomposition, hydrogenation and so many wading hydrogen reaction showed good catalytic activity. Preparation of transition metal nitride has high temperature method and temperature-programmed nitridation, temperature-programmed nitridation method has the advantages of preparation of high specific surface area of the metal nitride. The researchers not only on the metal nitride catalyst preparation method was studied, and found that the load type metal nitride having load low, large specific surface area and other advantages. Therefore, a metal nitride load research is becoming the research hotspot at present.
Key word：Transition metal, nitride, catalyst, structure, performance, industry 引言
过渡金属氮化物是元素N插入到过渡金属晶格中所生成的一类金属间充型化合物，它兼具有共价化合物、离子晶体和过渡金属三种物质的性质，从而表现出优良的物理和化学性能。它作为一类具有很高硬度、良好热稳定性和抗腐蚀特性的新型功能材料，已经在各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀分机械领域得到应用。而且它在氨合成与分解、加氢脱硫／脱氮(HDS／HDN)、F-T合成等许多涉氢反应都具有优良的催化活性，不逊色于Pt和Rh等贵金属催化剂的性能，被誉为“准铂催化荆”。过渡金属氮化物作为一种有应用前景的新型加氢精制催化剂已引起人们的广泛关注，成为国际催化荆新材料领域的研究热点。本章概述了这一催化新材料的最新研究进展。
1．过渡金属氮化物的结构和电子特征
过渡金属氮化物是一种间充化合物，是由于氮原子填隙似的融进过渡金属的晶格中形成的，它们倾向于形成组成可在一定范围内变动的非计量间隙化合物。其固态化学特征类似于纯金属，具有简单的晶体结构特征。其中的金属原子形成
面心立方(fcc)，六方密堆结构(hcp)或简单六方(hex)，而N原子进入金属原子间的间隙位。一般情况下，N原子占据金属原子间最大的间隙位，如fcc和hcp 中的八面体位，hex中的三棱柱位，如图1．1所示。过渡会属氮化物的晶体结构取决于这种化合物的几何性能和电子特性。几何因素以Hagg的经验规则为基础，即当非金属原子与金属原子的球半径L|：(hard-ball radii)小于0．59时，间充化合物采取简单的晶体结构(如fcc，hcp，hex等)，IVB-VIB族金属氮化物和碳化物即属此类。而电子因素符合Engel-Brewer理论，即一种金属或一种取代合金的结构取决其s-p电子数。定性地说，s-p电子数增加，晶体结构便由bcc 到hcp再到fcc，一个典型的例子便是由Mo(bcc)-Mo2C(hcp)-Mo2N(fee)，随着s-p电子数的增加其结构发生相应的变化。
图1-1第V和Ⅵ旗过渡金属氮化物(碳化物)的晶体结构．Figure 1-1 Lattice structure of the group V and VI transition metal nitrides(carbides)．
2．过渡金属氮化物的物理和化学性质
由于N原子的插入致使金属晶格扩张，金属间距和晶胞常数变大，金属原子间的相互作用力减弱，产生相应的d带收缩修饰和Fermi能级附近态密度(density of states，DOS)的重新分布，价电子数增加，结构也随之变化。这种调变使过渡金属氮化物兼具有共价化合物、离子晶体和过渡会属三种物质的一些特性，具有了独特的物理和化学性能。
金属氮化物具有高熔点、高硬度、高温化学稳定性以及良好的导热、导电性，它们目前已广泛地应用于耐高温、耐磨损领域。其中TiN作为切削材料涂层己经
商业化，比相应的高速钢或烧结碳化物工具有明显的优越性，可增加硬度和耐磨性能，减少磨损，提高切屑速率，阻止切削过程中产生的高温引起金属工作件和粘合剂之间反应，延长刀具使用寿命。TiN还在首饰工业上用作金色涂料，主要用于涂首饰、灯具等。近年来，用氮化物陶瓷膜材料进行多层膜仿生微组装的研究也倍受人们的关注。
氮化物的形成修饰了其相应母体会属的d带本性，从而导致催化性质与Ⅷ族贵金属相似，而不同于与其相应的过渡金属。最近的键结构测量和计算已表明M-N(M：金属)键的形成会导致低于Fermi能级和高于Fermi能级处DOS的明显重新分布。而氮化物中DOS的重新分布又会对不同取向平面和吸附物质产生明显的影响，新鲜合成的Mo2N或钝化的Mo2N经还原后不仅对常用的无机小分子气体(H2、CO、02、NO、NH3)有显著的吸附活性，还对有机大分子具有很高的吸附能力。表1-1列出了部分无机小分子在Mo2N上．的吸附量。Williams等认为，金属一金属键距离的增加(表1-2)将导致轨道的收缩，估计收缩幅度与距离增加的5次方成反比，结果是电子虽然少，但轨道拥有更大的电子填充密度，所以氮化物中金属轨道费米能级水平状态的密度将高于Ⅷ族纯金属时的密度，因此，反应的选择性和机理可能有所不同，但氮化物有着与Ⅷ族贵金属相当甚至超过Ⅷ族贵金属的催化活性。
表1-1无机小分子在Mo2N上的吸附量对比．
Table 1-1 Comparison of the absorbing quantity of inorganic small monocular on Mo2N.
表1-2 不同状态下过渡金属原子之间的最短距离（Pm）Table 1-2 Shortest metal-metal distance(pm) in elements and compounds of the early transition series.
3. 过渡金属氮化物的催化性能
自1985年Volpe等首次在程序升温条件下使Mo03与NH3反应制备出大比表面积的r-Mo2N以来，高比表面积的r-Mo2N作为新型催化材料引起了人们极大的研究兴趣。由于它具有类贵金属的催化性质，许多研究者对其在加氢、氢解、F-T 合成、NH3合成与分解和HDS、HDN等反应中的催化活性进行了一些卓有成效的研究。
4．氨分解催化性能
氨的多相催化合成与分解一直是人们广泛研究的重要反应之一。有关它的研究涉及基础理论和工业应用两方面。氨的合成成功地解决了人工固氮的难题，为世界提供了重要的氮肥原料。另外，氨的合成还为生产各种硝酸衍生物提供原料。国内外许多研究者对它的深入研究，对整个催化科学以及相关学科的发展都做出了巨大的贡献。
同时，氨分解的研究在理论上也具有十分重要的意义。众所周知，催化剂对正、逆两个方向都发生同样的影响，对正方向反应优良的催化剂也应为逆反应的催化剂。所以借氨分解反应条件简单易操作等优点，对其进行深入研究，了解其活性组分的作用状态、化学环境以及助剂和载体等在催化氨分解中的作用机理，从而从理论上为新型氨合成催化剂的制备以及氨合成反应机理的研究提供许多有益的信息。
另外，除了基础理论研究的需要外，氨分解的研究在工业实际应用中也是非常必要的。随着社会的发展，人们对环境的要求越来越高。含氨废气作为一种污染物，也引起了人们的重视。在煤气化联合循环发电(Integrated Coal Gasification and Combined-Cycle，IGCC)、熔融碳酸盐电池(McFc)等技术中，以及钢铁公司、焦化厂里都要用到商温煤气，在高温焦炉炭化过程中，除了较少的一部分转化为氰化氢和一些类似吡啶的物质外，有相当一部分的氮最终以氨的形式存在于高温煤气中，氨含量有的可达1 0000 ppmV。尽管这部分氨其本身不会对环境造成太大的影响．但是其强腐蚀性可造成煤气分配系统如焦炉加热管线和喷嘴、煤气主管、煤气风机等部位的堵塞，另外其燃烧所形成的产物NOx还会对环境造成污染。为了达到排放标准又要保持热能效率，高温煤气使用前必须设法将氨脱除。当前可行的除氨方法只有阶段燃烧和氨的催化分解。阶段燃烧要对现有的工艺进行改造，它的运用受到了一定的限制，因而采用催化分解的方法，将氨转化为无污染的N2和H2就成为了一种最为经济、有效的手段。
氨分解制氢也是研究的一个重要方向。占地小，操作简单，投资少，成本低。特别是对需要氢氮混合气或对氢、氮气不需要分离时则更显其优越性。采用变压吸附装置或金属氢化物装置进行氢、氮分离也可制得纯度达99.999％的氢气。在能耗和投资成本上，氨分解制氢法比水电解制氢法具有更明显的优势。同时，
以氨作为氢源的新型燃料电池的研究已引起人们的密切关注。
当前在氨分解工业上广泛使用的主要是金属镍催化剂。主要是由于铁催化剂抗毒性太差，而贵金属催化剂由成本问题很难广泛应用。但是金属镍作为氨分解催化剂仍然存在着明显的缺点，第一：其反应条件苛刻，温度要1273 K以上,压力2-5 MPa。第二：寿命短，国产镍催化剂使用寿命一般在一年左右。这主要有以下原因：1)镍损耗；2)烧结损耗；3)抗毒性差。因此寻找新一代氨分解催化剂势在必行。
据Eur．Chem．News报道，丹麦Haldon Epsope实验室的研究小组发现，二元氮化物Fe3Mo3N、Co3Mo3N和Ni3Mo3N在工业上相应条件下是有效和稳定的合成氨催化剂，并且在Co3Mo3N加入铯可使其活性高于传统的铁催化剂，其活性是传统催化荆的两倍多。日本Aika教授在研究中发现了同样的结果。
同样，人们发现过渡金属氮化物在氨分解反应中也有很高的活性。研究表明，氮化钒和铁、铂的反应速率常数相近。Liang ChangHai等研究报道了氮化物MoNx ／a-A1203和NiMoNy／a- Al2O3具有高的氨分解催化活性，在923 K时氨分解率达到98.7％和99.8％。并且氮化物催化剂具有极强的抗S中毒能力。因此过渡金属氮化物极有希望成为新一代的氨分解催化剂。
5.金属氮化物作为催化剂的研究进展
5.1金属氮化物在加氢反应研究进展
过渡金属高比表面积氮化物催化剂由于特有的结构和性质，已在多种催化反应体系中进行了尝试。其中在加氢精制和加氢方面的成果最为引人注目。
Nagai系统研究了 Mo与 W 的氮化物在二苯并噻吩( DBT)加氢脱硫反应中的活性和稳定性, M o2N /Al 2O3 催化活性高于传统的 M oS2 /A l 2O3 催化剂。总压 10.1MPa , 573K 下, DBT加氢脱硫反应中催化剂 M o2N /A l 2O3 发生了部分硫化。部分硫化硫与催化剂氮化过程中保留在催化剂中的氧发生交换, 而不是原料中的硫置换了催化剂的氮,催化剂制备中氮化温度升高,这种交换作用的难度也随着增加。研究者对于- M o2N 催化剂表面 HDS的活性中心提出了不同的看法。Colling等认为, 负载的- M o2N催化剂上存在两种类型的活性中心, 一是位于二维类排基区域周边的活性中心, 该类活性中心具有较高的催化活性; 另一类活性中心与- M o2N晶体有关, 其活性低一些。两类活性中心的分布与催化剂的组成和氮化条件有关。Mo2N 和W2N催化剂对工业原料的加氢性能研究表明对于硫与氮含量分别为 2.21w t %和 0.145 w t %的重油, 未负载的 M o2N 和 W2N加氢脱氮活性明显高于工业 Co M o /A l 2O3 催化剂, 而且 M o2N 和W2N的单位表面的活性随着催化剂表面积的下降或颗粒尺寸的增大而提高, 而且 M o2N /A l2O3和 W2N /A l2O3两类催化剂在 HDS 、HDN 中,催化活性随着金属氮化物的负载量增加而提高。
Aegerter报道，钼的质量分数相同的r- Mo2N／Al2O3与 MoS2／Al203相比，在r-Mo2N／Al2O3上噻吩的HBS反应活性大于MoS2／Al203的反应活性。Zhang也报道，在中压3.0MPa下，Zr-Mo-N双金属氮化物催化剂在噻吩HDS反应中，具有与工业用硫化NiCoMo／Al203催化剂相当的活性。Kim 曾报道，在噻吩HDS反应方面，CoMo双金属氮化物催化剂比Mo2N更有利于提高加氢脱硫的转化率，且发现正是由于新的双金属氮化物Co3Mo3N的生成，才有效地提高了其活性。
在加氢方面，据报道，Mo2N在氨合成和CO加氢反应中的活性比常规的贵
金属Ru催化剂活性高。王来军也报道，氮化铁催化剂具有较高的苯胺加氢活性及生成环己胺的选择性。在250℃时，苯胺转化率为49 ％，环己胺选择性接近90 ％。而Fe-Mo-N催化剂由于在高温氮化时形成了一种新的化合物，使 Fe与 Mo 之间相互成键，抑制了铁的活性，故其上苯胺的转化率比氮化铁低得多。
在其它方面，Lee研究发现，高比表面积r- Mo2N、W2N、vN在乙醇脱氢反应中具有较好的反应活性和选择性，而且与反应产生的水长时间接触不会改变氮化物结构。但这些氮化物催化剂在环己烯脱氢反应中，反应活性远小于典型的Pt／SiO2催化剂。Oyama指出，750K以上，在VN和W2N上进行的NH3分解动力学过程，可分为两步不可逆过程，即NH3的吸附过程和分子氮的脱附过程。还指出，由在元素周期表中排前的过渡金属制得的氮化物催化剂，其催化特性与第Ⅷ族金属元素相似。
综合以上报道可知，过渡金属高比表面积氮化物催化剂在加氢脱氮和加氢脱硫反应中具有很好的活性，相对于工业上采用的Co、Mo、Ni、W系列催化剂，对杂原子脱除的选择性很高，而对芳香环的加氢活性较低，使过程耗氢量大大降低。同时还发现过渡金属高比表面积氮化物催化剂在加氢反应中表现出的活性可与Ru、Pt等贵金属相媲美。
6．展望
过渡金属氮化物作为一种潜在的加氢催化新材料，由于其具有优异的加氢性和环境友好性已经引起了人们极大的关注。负载型过渡金属氮化物作为金属氮物催化剂研究的重要方向之一，以其低负载量、大比表面和良好的机械性能等优点吸引这人们对其展开深入研究。但整个研究还处在初步阶段，尤其是国内对于金属氮化物催化剂的研究还较少，本文通过对负载型金属氮化物催化荆的氨分解性能进行研究，获得了初步的成果，但还有许多问题亟待解决。
1．载体与金属氮化物组分的相互作用机理，载体的表面构造和表面物理化性质对其负载金属氮化物催化性能的影响规律，以及金属氮化物在载体表面的分布状态等都需要进一步深入研究。尤其是金属氮化物在载体表面的分布状态，表面活性相构造等问题，由于金属氮化物组分在载体表面的高度分散，采用常规检测方法检测不到，需要设计特殊的实验方案，借助特别的表征技术如EXAFS对其进行深入研究。
2．进一步深入研究钝化再生处理条件如：钝化气组成、钝化气流量、钝化时间和钝化温度，再生温度和再生升温速率等对负载型金属氮化物表面组成、结构的影响并与其催化性能进行关联，找出其影响规律，获得对金属氮化物催化活性中心的进一步认识，为直接制备高活性金属氮化物催化剂提供理论基础。
3．过渡金属氮化物催化剂在HDS方面展现出了极大的优越性，但关于该方面的研究主要集中在催化性能方面，下一步需要对金属氮化物表面HDS反应机制，催化机理展开深入研究，为金属氮化物催化剂的工业应用提供理论依据。
4．由于过渡金属氮化物在许多涉氢反应中都具有优异的催化性能，因此寻找其它适合的反应，充分挖掘利用过渡金属氮化物催化剂的优越性，对于该新型催化剂的开发具有非常重要的意义。而且，在该方面还具有巨大的研究空间。
参考文献
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含钼催化剂研究新进展 摘要含钼催化剂广泛用于多种化工生产过程，在含钼精细化学品的研究与开 发中占有重要地位。简要介绍了我国近年来一些含钼催化剂的研究进展和有关文献1前言 催化是现代十分重要的化工技术，据统计，发达国家近三分之一的国民经济总 产值来自催化技术。含钼催化剂在催化领域占有重要地位，广泛用于石油加工和化 工生产，如合成气制造、基本有机合成和精细化工产品等的的生产。因此，长期以 来国内外对含钼催化剂的创新和改进不断进行。这也引起我国钼业界的广泛关注， 逐渐成为我国钼深加工领域的一个新的发展方向。现仅就我国近年来含钼催化剂的 一些新进展作简要介绍。 2烷烃的化学加工催化剂 2.1烷烃芳构化催化剂 四烷无氧脱氢芳构化，为甲烷活化和转化的一个新的研究热点。王林胜等在1 993年首次报道一种以HZSM－5分子筛为载体的含钼催化剂使甲烷于无氧条件下高选择性地转化为苯。该催化剂是甲烷芳构化反应的典型催化剂。此后，对这种催化剂 的研究活跃。舒玉瑛等用机械混合、机械混合后焙烧、机械混合后微波处理等方法 制备这种催化剂，并考察了其对甲烷芳构化反应的催化性能。结果表明：机械混合 法、固相反应法和微波处理法制备的Mo/HZSM-5催化剂，比一般浸渍法能明显提高 芳烃的选择性和减少积碳生成；在不同制法的Mo/HZSM-5催化剂上，Mo物种落位不同，机械混合法、固相反应法和微波处理法能使Mo物种较多地落位于分子筛外表面 ，这对甲烷芳构化反应有利，并明显减少积碳的生成。 王军威等用浸渍法、机械混合法和水热法制备了Mo/HZSM-5催化剂，并考察了 钼含量和反应时间对丙烷芳构化反应的影响，深入研究了Mo物种对HZSM-5分子筛结构和酸性的作用。 最近，田丙伦等报道了对Mo/MCM-22催化剂用于甲烷无氧芳构化的研究结果。MCM－22为晶粒呈片状、含两种孔道结构的高硅沸石分子筛。同Mo/HZSM-5催化剂相比，Mo/MCM-22催化剂稳定性更好，苯产物的选择性较高 。用浸渍法制备的Mo担载量为6%的Mo/MCM-22催化剂性能最佳。此外，还研究了添加钴对Mo/MCM-22催化反应性能和催化剂积碳性质的影响。 2.2烷烃选择氧化催化剂 甲基丙烯酸（MAA）是重要的有机化工原料，当前主要用烯烃为原料生产。然而，饱和烃较烯烃来源广泛，更经济易得，故近年来由异丁烷氧化制MAA已成研究 与开发的新方向。采用一般热表面催化法由异丁烷选择氧化制取MAA主要存在的问 题是MAA选择性低，浓度反应产物（COx）高达40%。激光促进表面反应法是很有应用前景的光催化合成新技术。最近，陶跃武等分别采用在铋钼复合氧化物、钒钼复 合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制MAA，取得选择性达到90%和无COx产生的良好结果。
纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研 究进展 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
纳米载体的限域效应对催化性能影响机制的研究进展自上世纪末以来, 纳米科学和技术有了长足的进展，其中纳米材料的一个重要特性是，将体系的尺寸减小到一个特定的范围(如 1~100 nm)时，在不添加任何其他组分的情况下，纳米体系的电子结构会发生变化。量子力学已经证明，大量原子组成的固体材料的价电子为连续的“能带”，当这类体相材料在某一方向上被缩小，特别是缩小到纳米尺度时，电子在该方向的运动就受到空间的束缚和限域，这种限域效应将会改变电子运动特性、导致体系电子结构特别是价电子结构的改变，从而可能会产生量子突变。这种体系尺寸对电子特性的调变为催化剂的催化特性进行调控提供了一种很好的途径[1]。. 近几年，部分研究团队在利用纳米材料的限域效应对催化剂的改性以及催化过程的研究等方面开展了创新性的研究工作，并且大量具有影响力的研究报道和文章被发表出来，其中中国科学院大连化学物理所包信和院士团队在这方面的工作开展的较早也很突出。该团队在铂金属颗粒表面加载了过渡金属氧化物，制备出了具有界面限域效应的TMO/Pt非均相逆催化剂（Oxide-on-Metal Inverse Catalysts），利用界面限域效应对催化体系结构和电子特性的影响作用，改善了在催化过程（特别是在催化氧化反应）中传统非均相催化剂容易出现的催化活性中心的失活以及催化功能的失效等问题[2]。 图1两种金属催化体系的结构示意图 (A)传统的氧化物作为载体的金属催化体系(Oxide supported metal system) 和 (B)过渡金属纳米氧化物倒载型催化体系(oxide-on-metal system)
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纳米催化剂
纳米催化剂进展 中国地质大学，材化学院，武汉430000 摘要：简要介绍了纳米催化剂的基本性质、其相对于其他催化剂的优势，并较详细地介绍了纳米催化剂类型、部分应用以及相对应类型催化剂例子的介绍，以及常见的制备方法及其表征手段，最后介绍了部分国内和国外纳米催化剂的应用，并对其发展方向进行一定的预测。 关键词：纳米催化剂应用制备催化活性进展 近年来, 纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域, 其中最典型的 实例就是纳米催化剂(nanocatalysts—NCs)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。NCs具有比表面积大、表面活性高等特点, 显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外, NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能,已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。本文主要就近年来NCs 的研究进展进行了综述。 1.纳米催化剂的性质 1.1表面效应 通常所用的参数是颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等，有研究表明，当微粒粒径由10nm减小到1nm时, 表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加, 同时还会引起表面张力增大, 使表面原子稳定性降低, 极易结合其它原子来降低表面张力。此外,Perez等认为NCs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置, 这些位置对外来吸附质的作用不同, 从而产生不同的吸附态, 显示出不同的催化活性。 1.2体积效应 体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时, 晶态材 料周期性的边界条件被破坏, 非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小, 使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化,如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。 1.3量子尺寸效应 当纳米颗粒尺寸下降到一定值时, 费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级, 此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化
聚丙烯催化剂研发进展及发展趋势（一） 自20世纪50年代Ziegler-Natta(Z-N)催化剂问世以来，聚丙烯催化剂经过不断 改进得到了很大的发展，目前已经从需要脱灰、脱无规物的第一代催化剂发展到高活性、高立构规整性的高效第五代催化剂。催化剂的活性已由最初的几十倍提高到几百万倍，聚丙烯等规指数已达98%以上，生产工艺得到了简化。目前，催化剂仍是推动聚丙烯技术发展的主要动力，Z-N催化剂和单活性中心催化剂都将继续发展。Z-N催化剂将在高活性、高定向性的基础上向系列化、高性能化发展，不断开发性能更好的新产品；茂金属和非茂单活性中心催化剂(SSC)在聚丙烯领域的应用得到深入发展，其发展目标是进一步实现技术的工业化和启动需求量较大的通用产品市场。 1 Ziegler-Natta催化剂 目前，世界上PP生产所用的大多数催化剂仍是基于Ziegler-Natta(Z-N)催化体 系，即TiCl 3 沉积于高比表面和结合Lewis碱的MgCl 2 结晶载体上，助催化剂是 Al(C 2 H 5 ) 2 Cl等烷基铝类化合物，其特点是高活性（通常在50kgPP/g催化剂左右）、 高立构规整性、长寿命和产品结构的稳定性好。20世纪90年代以来，美国、西欧和日本等世界主要的PP生产商研究开发工作的重点主要集中于该类催化剂体系的改进上。 早在第一代Z-N催化剂出现后，人们就发现添加第三组分（多为给电子体，又称 为Lewis碱）对烯烃聚合行为和聚合物性能都会产生很大的影响。只有改变催化剂中的给电子体（分为内给电子体和外给电子体两类），才能最大可能地改变催化剂活性中心的性质，从而最大程度地改变催化剂的性能。因此，新型给电子体的开发一直是5开发的热点。 1.1内给电子体 目前，内给电子体主要有1，3-二酮、异氰酸酯、1，3-二醚、烷氧基酮、烷氧基 酯、丙二酸酯、琥珀酸酯、1，3-二醇酯、戊二酸酯、邻苯二甲酸高级酯、卡宾类化合物以及环烷二元酸酯等，其中使用最多的是1，3-二醚、琥珀酸酯和1，3-二醇酯类。 （1）以1,3-二醚类化合物为内给电子体的催化剂。1,3-二醚类化合物内给 电子体是由Basell公司开发的。以1,3-二醚类化合物为内给电子体的丙烯聚合 催化剂具有高活性、高氢调敏感性及窄相对分子质量分布等特点，并且在聚合过程中不加入外给电子体时仍可以得到高等规度的PP。在较高温度和较高压力下，用该类催化剂可使丙烯抗冲共聚物中的均聚PP基体具有较高的等规度，提高了结晶度。即使熔体流动指数很高时，PP的刚性也很好，非常适合用作洗衣机内桶专用料。目前，Basell公司已经开发了一系列基于二醚类内给电子体的催化剂，据称催化剂的活性超过100 kg/g(以每克催化剂生产的聚合物的质量计)，聚合物的等规指数大于99%。
金属催化剂的研究进展 1前言 催化技术作为现代化学工业的基础，正日益广泛和深入地渗透于石油炼制、化学、高分子材料、医药等工业以及环境保护产业中，起着举足轻重的作用。长期以来，工业上使用的传统催化剂往往存在着活性低、选择性差等缺点，同时常需要高温、高压等苛刻的反应条件，且能耗大，效率低，不少还对环境造成污染。为此人们在不断努力探索和研究新的高效的环境友好的绿色催化剂[1]。本文重点讲解金属催化剂的作用机理，以及金属催化剂在甲醇气相羰基化合成碳酸二甲酯的应用、茂金属催化剂的应用以及金属催化剂在乙烯环氧化合成环氧乙烷的应用。 2金属催化剂的作用机理 2.1 金属催化剂的吸附作用 众所周知，吸附是非均相催化过程中重要的环节，过渡金属能吸附O2、C2H4、C2H2、CO、H2、CO2、N2等气体，强化学吸附能力与过渡金属的特性有关，是因为过渡金属最外层电子层中都具有d空轨道或不成对d电子，容易与气体分子形成化学吸附键，吸附活化能较小，能吸附大部分气体，需主要的是d轨道半充满或者全充满，较稳定，不易与气体分子形成化学吸附键。由此可知，过渡金属的外层电子结构和d轨道对气体的化学吸附起决定作用，有空穴的d轨道的金属对气体有较强的化学吸附能力，而没有d轨道的金属对气体几乎没有化学吸附能力，由多相催化理论，不能与反应物气体分子形成化学吸附的金属不能作催化剂的活性组分。 催化反应中，金属催化剂先吸附一种或多种反应物分子，从而使后者能够在金属表面上发生化学反应，金属催化剂对某一种反应活性的高低与反应物吸附在催化剂表面后生成的中间物的相对稳定性有关，一般情况下，处于中等强度的化学吸附态的分子会有最大的催化活性，因为太弱的吸附使反应物分子的化学键不能松弛或断裂，不易参与反应；而太强的吸附则会生成稳定的中间化合物将催化剂表面覆盖而不利于脱附[2]。 2.2 金属-载体间的相互作用 我们课题组研究的是甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯，使用的是负载型
年月纳米光催化剂研究现状与展望 马成乡 太原学院山西太原030032 摘要：随着水污染环境问题的日益严重，纳米光催化剂的研究也逐渐的开展起来。本文在分析影响纳米光催化剂性能因素的基础上，探讨了纳米光催化剂的研究现状，并对该材料的发展进行了相关探讨。 关键词：纳米光催化剂；影响因素；研究现状 随着我们国家经济的不断发展，生态环境的污染呈现出不断恶化的趋势，各种环境污染事件开始被社会媒体广泛的暴露出来。在种类比较多的环境污染物中，有机物的比例占到了50%以上。其中天然有机物对环境水体的污染比较小，大多数人工有机物对水体环境的污染程度较大。光催化技术与其他治理环境污染的技术相比，并不需要进行二次净化处理，而且这种纳米光催化剂可以循环使用。 一、影响纳米光催化剂的因素研究 影响纳米光催化剂的性能的因素主要体现在以下几个方面：1.催化剂的晶体结构：通常用作光催化剂的TiO 2具有两种晶体结构，分别为锐钦矿型和金红石型。有的研究结构表明，如果在锐钦矿型的晶体上进行金红石型晶体的生产，能够有效的促进锐钦矿型晶体多污染物的吸收。2.纳米催化剂粒径的影响：催化剂粒径的大小对其催化性能具有着比较重要的影响。很多研究结果表明，随着催化剂粒径的降低，光谱能够响应的范围也就越来越广。尤其当光催化剂离子达到纳米级别时，将会具有更高的氧化还原能力。但是随着纳米粒径的进一步减小，光的载流子在表面符合的概率会进一步增加，也就意味着光催化剂性能的下降。3.比表面积的影响：在反应物质比较充足的情况下，表面积越大，催化剂的活性也就越高；另外催化剂表面的活性中心是并不稳定的。 在反应体系与催化剂的反应条件方面主要影响因素表现在以下几个方面：1.反应的温度：一般来说温度对于光子的表面迁移和吸附以及解吸并不会产生比较明显的影响，所以在某种程度上问对对光催化反应的影响比较小。光催化剂在光的作用下进行各类有机物的催化反应过程时，反应速率与温度比较符合阿伦尼乌斯方程的描述。2.溶液PH 值得影响：溶液的PH 值对半导体的能带分布和表面的性质具有较高的影响。徐成杰等人在研究TiO2在降解有机物的过程中发现，当溶液的PH 值为7时，其降解的效率达到最低。3.光强度的影响：当环境中光的强度较低时，降解速率与光照强度程线性关系；中等光照强度，两者呈现平方根线性关系；当进一步增加光照强度时，催化速率的增加并不明显。 二、纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究 当前纳米的光催化性能研究主要集中在TiO 2的光催化剂掺杂改性研究。在很多学者的研究之中，为了进一步减少自由电子与空穴相互复合的概率，可以在二氧化钛中掺杂少量的稀土离子。非金属离子的掺杂可以使得辐射光谱的范围进一步增强，进而可以提高可见光的利用效率。最近十年以来，双组份甚至是多组分掺杂已经成为纳米光催化剂TiO 2改性研究的热点。美国华盛顿大学的S AKATania 等学者采用溶胶凝胶法制备了La-N-TiO 2光催化剂，ES R 实验研究表明，这种经过掺杂改性的催化剂在500-678nm 光源的照耀下，对于乙醛的降解具有优异的效果。 最近几年以来半导体复合光催化剂的研究引起了学者的广泛注意。从本质上来说，半导体复合就是指一种物质粒子对另外一种物质粒子的修饰。目前的研究结果表明复合半导体比单一半导体具有更好的光催化效果。Tang 等人制备了CaIn 2O 4复合半导体，在亚甲基蓝120min 的脱色实验内，其脱色率可以达到96%。T ony 等人研制除了Fe 2O 3-S nO 2、CuO-SnO 2等类型的复合纳米半导体光催化剂。 三、展望 纳米光催化剂对当前环境问题的解决提供了比较合理的方案，但是目前环境中的光催化剂研究还停留在实验室阶段，并没有得到广泛的应用。目前影响纳米光催化性能的因素主要包括了催化剂的晶体结构、比表面积、反应温度、PH 值等因素；其次对纳米光催化的掺杂改性以及复合半导体纳米催化剂的研究现状进行了一定的分析，指出在以后的污水处理方面，应该设计比较简单的工艺组合反应来处理废水中的污染物，使得纳米光催化剂能够真正的从实验室走向社会。 参考文献： [1]GuoX.,Yang J.,Deng Y.et.al Hydrothermal synthesis and photoluminescence of hierarchic al lead tungstate superstructures re f f ects of reaction temperature and surf actanats[J].European Journalof Inorganic Chemistry,2013,2010(11):1736-1742. [2]SeguraPA,Frane oisM,Ga gnonC,etal.Reviewof theoeeurreneeo f anti-inf eetivesin contaminatedwastew atersandnatUr alanddrinkingw a ters[J].EnvironHealthpersP,2012,117(5):675-684. 管理创新 2014129
分子筛催化剂的发展及研究进展 摘要：分子筛是一种具有特定空间结构的新型催化剂，具有活性高、选择性好、稳定性和抗毒能力强等优点，因此，近几十年来它作为一种化工新材料发展的很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用。本文介绍了几种常见的分子筛及应用前景，并对分子筛的性能做了详尽的概述［1］。 关键词：分子筛；催化剂；应用；性能 Development and research of the molecular sieve catalyst Abstract：Zeolite is a new catalyst with specific spatial structure, with high activity, good selectivity, advantages, stability and antitoxic ability etc. Therefore, in recent decades, as a kind of new material chemical development soon, have been widely applied in. Especially as industrial catalysts in refining and petrochemical petroleum plays a very important role. This paper introduces the composition and application of molecular sieve, and the properties of molecular sieves as described in detail. Key words：Molecular sieve；catalyst；application；performance 1.分子筛的发展现状 所谓分子筛催化剂，就是将气体或液体混合物分子按照不同的分子特性彼此分离开的一类物质，实际上是一些具有实际工业价值且具有分子筛作用的沸石分子筛，构成沸石分子筛基本结构特征主要是硅氧四面体和铝氧四面体，这些四面体交错排列形成空间网状结构，存在大量空穴，在这些空穴内分布着可移动的水分和阳离子。基本组成物质为：Na2O、Al2O3、SiO2。上世纪50年代末发现小分子的催化反应可以在分子筛的孔道中进行，才使得这种材料得以迅速的发展。美国的多家公司，具有代表的是Linder公司、Exxon公司、联合碳化公司（UCC ）模拟天然沸石的类型与生成条件，开发了一系列低硅铝和中硅铝的人工合成沸石。 上世纪60年代左右，上海试剂五厂开展沸石分子筛的研制开发工作，合成出A型、X型、Y型沸石分子筛。上世纪80年代，金陵石化有限公司炼油厂首次工业化生产ZSM－5沸石分子筛。已有南开大学、北京石科院、兰化炼油厂等单位纷纷开展ZSM －5沸石分子筛的开发生产，并将其广泛应用催化裂解、辛烷值助剂、柴油、润滑油降凝、芳烃烷基化、异构化及精细化工等领域。 近几年来市场对各类分子筛催化剂的需求不断增加，国内合成分子筛的规模也在不断扩大。中科院大连物化所自上世纪80年代以来开展沸石分子筛的合成及改性研究工作，开发出二甲醚裂解制低碳烯烃催化剂。已完成中试放大实验，据称，该研究所采用改性SAPO－34分子筛催化剂可使二甲醚单程转化率大于97%,低碳烯烃选择性达90%。1988年首次合成了具有十八环的VPI－5分子筛，孔径达1.3nm，实现了大孔分子筛的合成。上海骜芊科贸发展有限公司生产经营ZSM－5高硅沸石分子筛结晶粉体、疏水晶态ZSM－5吸附剂等系列分子筛。南开大学催化剂厂主要生产了NFK－5分子筛(直接法合成ZSM－5分子筛)、Beta分子筛、Y型分子筛以及以其为载体的获得国家级发明奖的各类催化剂。 2.分子筛的性能 一切固体物质的表面都有吸附作用，只有多孔物质或表面积很大的物质，才有明显的吸附效应，才是良好的吸附剂。常用的固体吸附剂活性炭、硅胶，活性氧化铝和分子筛等都有很大的表面积。其中沸石分子筛在吸附分离方面有十分重要的地位，它除了有很高的吸附量外，还有独特的选择性吸附性能。这是由于它具有规整的微孔结构，这些均匀排列的孔道和尺寸固定的孔径，决定了能进入沸石分子筛内部的分子的大小。
化学反应工程论文 合成甲醇催化剂的研究进展 摘要：了解甲醇工业的发展现状及前景。从催化剂组成、种类、各组分功能及失活方式对甲醇催化剂进行探究，同时探索甲醇合成的新方法和新工艺，并对甲醇合成催化剂的动力学研究进行总结。 关键词：甲醇合成、催化剂种类、失活、三相床、生物质秸秆、动力学 1.1甲醇工业发展现状 能源问题已经成为制约我国国民经济发展的战略问题。从国家安全角度看，能源资源的稳定供应始终是一个国家特别是依赖进口的国家关注的重点，是国家安全的核心内容。随着中国工业化、城市化进程的加快以及居民消费结构的升级，石油、天然气等清洁高效能源在未来中国能源消费结构中将会占据越来越重要的地位。目前中国石油消费严重依赖进口，石油资源已经和国家安全紧密联系起来，并成为中国能源安全战略的核心o 在我国能源探明储量中，煤炭占94％，石油占5．4％，天然气占0．6％，这种“富煤贫油少气”的能源结构特点，决定了我国能源生产与消费以煤为主的格局将长期占主导地位。国民经济的持续发展，对能源产品尤其是清洁能源的需求持续增长。结合我国以煤为主的能源结构现状，大力发展煤基能源化工成为我国解决能源问题的主要途径。以煤气化为核心的多联产系统则是针对我国面临的能源需求增长、液体燃料短缺、环境污染严重等一系列问题，提出的一条解决我国能源领域可持续发展的重要途径煤经气化后成为合成气，净化以后可用于生产化工原料、液体燃料(合成油、甲醇、二甲醚)和电力。多联产系统所生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚可作为煤基车用替代燃料，可以部分缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，以煤化工产品“替代”一部分传统的石油化工产品，对减少石油的消耗量具有重要意义。 甲醇是一种重要的化工原料，又是一种潜在的车用燃料和燃料电池的燃料，因此合成甲醇的研究和探索在国际上一直受到重视。特别是近年来，随着能源危机的出现、C1化学的兴起，作为C1化学重要物质的甲醇，它的应用得到不断的开发，用量猛增，甲醇工业得到了迅猛发展，在世界基础有机化工原料中，甲醇用量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。 1.2甲醇发展前景 甲醇作为一种基础化工原料，在化工、医药、轻纺等领域有着广泛的用途。主要用于制造甲醛、氯甲烷、醋酸、甲胺、甲基丙烯酸甲酯、甲酸甲酯(MF)、二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基叔丁基醚(MTBE)等一系列有机化工产品。随着甲醇深加工产品的不断增加和化学应用领域的不断开拓，甲醇在许多领域有着广阔的应用前景：
钴系催化剂的研究和发展 ---含钼催化剂的研究和发展 摘要：含钼催化剂广泛用于多种化工生产过程，在含钼精细化学品的研究与开发中占有重要地位。简要介绍了我国近年来一些含钼催化剂的研究进展和有关文献。催化是现代十分重要的化工技术，据统计，发达国家近三分之一的国民经济总产值来自初花技术。含钼催化剂在催化领域占有重要地位，广泛用于石油加工和化工生产，如合成气制造，基本有机合成和精细化工产品等的生产。因此，长期以来国内外对含钼催化剂的创新和改进不断进行。这也引起我国钼业界的广泛关注，逐渐成为我国钼深加工领域的一个新的发展方向。 关键字：含钼催化剂、合成醇催化剂 （1）烷烃芳构化催化剂 四烷无氧脱氢芳构化，为甲烷活化和转化的一个新的研究热点。王林胜等在1993年首次报道一种以HZSM－5分子筛为载体的含钼催化剂使甲烷于无氧条件下高选择性地转化为苯。该催化剂是甲烷芳构化反应的典型催化剂。此后，对这种催化剂的研究活跃。舒玉瑛等用机械混合、机械混合后焙烧、机械混合后微波处理等方法制备这种催化剂，并考察了其对甲烷芳构化反应的催化性能。结果表明：机械混合法、固相反应
法和微波处理法制备。Mo/HZSM-5催化剂，比一般浸渍法能明显提高芳烃的选择性和减少积碳生成；在不同制法的Mo/HZSM-5催化剂上，Mo 物种落位不同，机械混合法、固相反应法和微波处理法能使Mo物种较多地落位于分子筛外表面，这对甲烷芳构化反应有利，并明显减少积碳的生成。 最近，田丙伦等报道了对Mo/MCM-22催化剂用于甲烷无氧芳构化的研究结果。MCM－22为晶粒呈片状、含两种孔道结构的高硅沸石分子筛。同Mo/HZSM-5催化剂相 比，Mo/MCM-22催化剂稳定性更好，苯产物的选择性较高 。用浸渍法制备的Mo担载量为6%的Mo/MCM-22催化剂性能最佳。此外，还研究了添加钴对Mo/MCM-22催化反应性能和催化剂积碳性质的影响。（2）烷烃选择氧化催化剂 甲基丙烯酸（MAA）是重要的有机化工原料，当前主要用烯烃为原料生产。然而，饱和烃较烯烃来源广泛，更经济易得，故近年来由异丁烷氧化制MAA已成研究与开发的新方向。采用一般热表面催化法由异丁烷选择氧化制取MAA主要存在的问题是MAA选择性低，浓度反应产物（COx）高达40%。激光促进表面反应法是很有应 用前景的光催化合成新技术。最近，陶跃武等分别采用在铋钼复合氧化物、钒钼复合氧化物表面上激光促进异丁烷选择氧化制MAA，取得选择性达到90%和无COx产生的良好结果。 （3）加氢处理催化剂
材料导论论文 论文题目：催化材料在环境保护中的 应用研究进展 院系: 化学与环境科学学院 专业班级: 化工1101 姓名: 王宏 学号: 1111034042 授课老师：艾桃桃 日期: 2013年6月12日
催化材料在环境保护中的应用研究进展 [内容摘要] 环境问题是人类不能回避的现实问题,以环境保护为目的的催化化学在解决环境保护问题中起着核心作用。在催化材料商光催化材料对环境报会起着至关作用。光催化氧化材料能有效地降解有机污染物,已成为研究的热点。综述了光催化材料的反应机理和种类, 阐述了影响光催化反应的条件和提高反应的效率等问题以及其在保领域的应用,并提出了其今后的发展方向。 关键词：催化材料光催化氧化二氧化钛环境保护应用 引言 环境问题是人类不能回避的现实问题，如何消除、减轻或根除由于人类的生产活动而产生的一系列有害污染物质，是人类面临的一个重要课题。以环境保护为目的的催化化学在解决此类问题中起着核心作用。20世纪90年代后期绿色化学的兴起，为人类解决化学工业对环境污染，实现可持续发展提供了有效的手段。因此,新型催化材料与催化过程的研究与开发是实现传统化学工艺无害化的主要途径。本文就环保催化材料及光催化材料在环境中应用研究进展和新型环保催化材料做简单的概述。 一、光催化材料在环境保护中的应用研究 光催化材料主要应用于环境保护, 这种新的污染治理技术具有操作简单、无二次污染、效率高、能耗低等优点,可产生较大的效益。近几年,随着研究的深入, 出现了光催化材料和其它领域的结合,如光催化剂在抗菌、新能源技术、自洁陶瓷、建材等方面的应用。 1、光催化反应体系的研究 目前的光催化研究主要应用于降解有机废水方面。根据催化剂的存在形式不同,反应体系分为悬浮相体系和固定相体系两大类。 1.1 悬浮相体系 悬浮相体系就是把光催化材料的颗粒直接加入待处理的溶液中, 通过搅拌使颗粒均匀地悬浮并充分与溶液混合。由于颗粒的比表面积大,光照充分, 与溶液中的被降解物接触充分, 降解效率高。但由于材料的颗粒细小,难以回收,对后期处理有一定困难,所以在实际中推广应用受限。 1.2 固定相体系 将催化材料制成薄膜或附载于其它材料表面进行光催化反应, 主要是针对悬浮相体系的分离和回收困难而设计的。一般光催化材料的载体有玻璃球、沙粒、陶瓷、硅藻土或反应
异戊二烯催化剂研究进展 （一）异戊二烯及其应用简介 异戊二烯（2-methylbutadiene）别名异戊间二烯、2-甲基-1，3-丁二烯，分子式为 C5H8，分子量为68.12，CAS号：78-79-5。异戊二烯在常温下是一种无色易挥发、刺激性油状液体，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、丙酮。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限＞1．6％。异戊二烯典型的共轭双键结构,使其化学性质活泼,主要用于生产异戊橡胶,也是苯乙烯- 异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)和丁基橡胶的第二单体。此外,异戊二烯还广泛应用于农药、 医药、香料、喷雾剂及粘结剂等方面。随着乙烯工业的快速发展和对合成橡胶、合成树脂的 需求增大,异戊二烯作为一种重要的化工原料,其生产技术及利用受到世界各国的普遍重视 [1-3]。 聚异戊二烯大多采用铁系、钛系、稀土、矾系、镍系、铬系、钼系等配位聚合催化体系制备。聚异戊二烯具有1,4-链节、1,2-链节和3,4-链节结构。其中钛系和钒系催化体系可制备以反式-1,4-链节为主的聚异戊二烯[4],稀土系可制备以顺式-1,4-链节为主的聚异戊二烯[5-6],铁系催化体系可制备以3,4-链节为主的聚异戊二烯[7]。而钼系催化体系引发异戊二烯聚合时产物以3,4结构和1,2结构的为主[8] （二）主要催化剂类型 1.铁系催化剂 1964 年，Noguchi等［9］最先报道了铁元素 Ziegler－Natta型催化剂的双烯烃聚合研 究，但是催化活性较低。其主要原因在于铁化合物易于被烷基铝还原成无聚合活性低价化合 物。加入给电子体能够稳定铁活性中心，使其不被过度还原，从而提高催化体系的活性。因 而，给电子体化合物的研究一直以来是该类催化体系的研究重点。其中，含氮杂环类化合物 以及腈类化合物具有高的聚合活性，并且能够制得高分子量、高立构规整性的聚合物。 铁催化体系中的含氮杂环类化合物由单独作为第三组分添加到催化体系中，逐渐发展并改 进为以配体的方式与铁元素形成配合物。1988年，孙箐等［10］采用 Fe(acac)3/Al(i－ Bu) 3(三异丁基铝)/含氮配体(1，10－邻菲罗啉2，2'－联吡啶等)催化体系在苯中合成了3，4 －结构含量为 70% 、结晶性的聚异戊二烯，但聚合物凝胶含量高，且含氮配体影响聚合物 的分子量。1994年，Halasa［11对该催化体系进行了改进，通过在聚合体系中加入少量水 与烷基铝反应，形成桥联的有机铝氧烷，提高了催化活性，并使凝胶状况得以改善，但聚合 温度对聚合物的3，4－结构含量影响较大。2000年初，Bazzini[12］和 Ricci［13］以MAO(甲 基铝氧烷)为助催化剂，分别开展了( Bipy)2FeEt2和( Bipy)2FeCl2催化异戊二烯聚合的研 究，得到以3，4－结构为主的聚异戊二烯，但聚合温度严重影响聚合活性和聚合物的微观
聚酯催化剂的研究进展 摘要综述了聚酯催化剂的研究进展。包括锑系催化剂，锗系催化剂，钛系催化剂以及其他类型的催化剂的催化效果及其应用情况。 关键词：聚酯催化剂缩聚反应 用于聚酯生产缩聚反应的催化剂种类繁多，主要有锑系、锗系、钛系、锡系等。由于锑系催化剂在缩聚过程中能大大促进缩聚反应，而对热降解反应的促进程度较小，因此目前聚酯工业普遍采用锑系催化剂，主要品种有三氧化二锑、醋酸锑以及近年来开始受到广泛关注的乙二醇锑。此外，用于酯交换反应的锰、锌、钙、钴、铅等金属的醋酸盐对缩聚反应也有一定的催化作用。 催化剂是聚酯生产中的重要环节，对于新型聚酯催化剂的研究从未停止过。对于缩聚反应有催化作用的化合物种类繁多几乎囊括了除卤族元素和惰性元素的所有元素。但是目前主要研究的是Sb，Ge，Ti等系列的化合物。 项目Sb系催化剂Ge系催化剂Ti系催化剂 催化剂浓度/μg.g-1 150-350 20-120 10-100 所产PET性能 价格低廉过高较贵 色相浅灰色白色淡黄雾度性能中等很好很好 乙醛生成很好很好差 结晶速度中等很好很好 热稳定性很好中等差 氧稳定性中等差差 Sb系催化剂活性适中，价格低廉，在聚酯工业中使用最为普遍；Ge系催化剂价格昂贵，目前应用比较少；Ti系催化剂活性最高，一般用于PBT，PTT，PCT的生产。近些年来，围绕进一步提高催化活性，减少催化剂对环境的污染等方面，许多聚酯生产厂家及催化剂生产厂家做了大量的研究工作，涌现了一大批极具潜力的新型催化剂。 1锑系催化剂 比较吉玛，钟纺，杜邦等典型聚酯工艺，发现90%以上的聚酯工业都使用锑系催化剂，我国迄今引进的聚酯装置也主要采用锑系催化剂，主要品种为Sb2O3和Sb(AC)3。吉玛装置一般采用Sb(AC)3，钟纺，杜邦装置一般采用Sb2O3。此外，乙二醇锑作为传统Sb系催化剂的升级换代产品，也开始得到生产企业的关注。 醋酸锑 与Sb2O3相比Sb(AC)3具有以下优点：（1）Sb(AC)3在乙二醇中的溶解性好，能够更加迅速的催化反应；（2）Sb2O3作催化剂时使用量较大，可能引起金属梯还原使产品色相发灰；（3）Sb(AC)3中无不溶性杂质避免了管道阻塞的发生。 我国对Sb(AC)3的研制较晚。1979年大连有机化工厂开始研制，1984年试生产，采
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浅谈纳米催化剂 摘要： 纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。化学反应能否进行要根据自由能的变化，但仅仅根据自由能的变化还不能判断反应能否完成，因为化学反应的完成还取决于反应的能垒，即如果反应能垒很高，则必须为其提供一定的能量，越过能垒，完成反应。该能垒被称为活化能。而催化剂的作用就是降低该活化能，使之在相对不苛刻的环境下发生化学反应。催化剂改变反应速率，是由于改变了反应途径，降低了反应的活化能。纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性。纳米催化剂具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，纳米催化剂还表现出优良的电催化、磁催化等性能。 关键词：催化化学；催化剂；化学反应；活化能；纳米科学；纳米催化剂；比表面积。 有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。 一、纳米材料催化剂的特点。 纳米催化剂具有表面积大、稳定性好、活性高等优点。 描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等。有研究表明,当微粒粒径由10 nm减小到1 nm 时,表面原子数将从20% 增加到90%。这不仅使得表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加, 同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合其它原子来降低表面张力。此
纳米催化剂及其应用 四川农业大学化学系应用化学201401徐静20142672 摘要：近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其中最典型的实例就是纳米催化剂(nanocatalysts——NCS)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。纳米材料具有独特的晶体结构及表面特性,其催化活性和选择性大大高于传统催化剂,目前已经被国内外作为第4代催化剂进行研究和开发。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质、独特的催化活性等；并较详细地介绍了纳米催化剂分类以及常见的制备方法；最后对其研究动态进行了分析，预测了其可能的发展方向。 关键词：纳米催化剂材料制备催化活性应用 Nano - catalyst and its application Abstract: In recent years, the development of nano-science and technology has been widely penetrated into the field of catalysis research. The most typical example is the emergence of nanocatalysts (NCS) and the flourishing of related research. Nanomaterials have unique crystal structure and surface characteristics, and their catalytic activity and selectivity are much higher than those of traditional catalysts. At present, they have been researched and developed as the 4th generation catalyst at home and abroad. In this paper, the basic properties of nanocatalysts and their unique catalytic activity are briefly introduced. The classification of nanocatalysts and their preparation methods are introduced in detail. At the end of this paper, the research trends are analyzed and the possible development trends are predicted. Key words: nanocatalyst material preparation catalytic activity application 催化剂又称触媒，其主要作用是降低化学反应的活化能，加速反应速率，因此被广泛应用于炼油、化工、制药、环保等行业。催化剂的技术进展是推动这些行业发展的最有效的动力之一。一种新型催化材料或新型催化剂工业的问世，往往引发革命性的工业变革，并伴随产生巨大的社会和经济效益。1913年，铁基
纳米催化剂简介 摘要 催化剂的作用主要可归结为三个方面：一是提高反应速度，增加反应效率；二是决定反应路径，有优良的选择性，例如只进行氢化、脱氢反应，不发生氢化分解和脱水反应；三是降低反应温度。纳米粒子作为催化剂必须满足上述的条件。近年来科学工作者在纳米微粒催化剂的研究方面已取得一些结果，显示了纳米粒子催化剂的优越性。 纳米微粒由于尺寸小，表面所占的体积百分数大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加，这就使它具备了作为催化剂的基本条件。最近，关于纳米微粒表面形态的研究指出，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凸凹不平的原子台阶，这就增加了化学反应的接触面。有人预计超微粒子催化剂在下一世纪很可能成为催化反应的主要角色。尽管纳米级的催化剂还主要处于实验室阶段，尚未在工业上得到广泛的应用，但是它的应用前途方兴未艾。 关键词：性质，制备，典型催化剂，表征技术，应用，
目录 绪论-----------------------------------------------------------1 1. 纳米催化剂性质----------------------------------------------1 1.1 纳米催化剂的表面效应-------------------------------------1 1.2 体积效应-------------------------------------------------1 1.3 量子尺寸效应---------------------------------------------1 2. 纳米催化剂的制备--------------------------------------------2 2.1 溶胶凝胶法-----------------------------------------------2 2.2 浸渍法---------------------------------------------------2 2.3 沉淀法---------------------------------------------------3 2.4 微乳液法-------------------------------------------------3 2.5 离子交换法-----------------------------------------------3 2.6 水解法---------------------------------------------------3 2.7 等离子体法----------------------------------------------3 2.8 微波合成法-----------------------------------------------4 2.9 纳米材料制备耦合技术-------------------------------------4 3. 几种典型催化剂----------------------------------------------4 3.1 纳米金属粒子催化剂---------------------------------------4 3.2 纳米金属氧化物催化剂-------------------------------------5 3.3 纳米半导体粒子的光催化-----------------------------------5 3.4 纳米固载杂多酸盐催化剂-----------------------------------5 3.5 纳米固体超强酸催化剂-------------------------------------6 3.6 纳米复合固体超强酸催化剂---------------------------------6 3.7 磁性纳米固体酸催化剂-------------------------------------6 3.8 碳纳米管催化剂-------------------------------------------7 3.9 其它纳米催化剂-------------------------------------------7 4. 纳米催化剂表征技术------------------------------------------7