催化化學複習資料
1.催化劑：是一種能夠改變一個化學反應的反應速度，卻不改變化學反應熱力學平衡位置，本身在化學反應中不被明顯地消耗的化學物質。
2.催化劑的組成：主催化劑，共催化劑，助催化劑，載體。主催化劑又稱活化組分，是多元催化劑中的主體，是必須具備的組分，沒有它就缺乏所需要的催化作用。共催化劑是和主催化劑同時起催化作用的物質，二者缺一不可。助催化劑是加到催化劑中的少量物質，這種物質本身沒有活性或者活性很小，甚至可以忽略，但卻能顯著地改善催化劑效能，包括催化劑活性、選擇性和穩定性等。載體是主催化劑和助催化劑的分散劑、粘合劑、支撐體。
3.催化劑反應性能好壞的指標：包括催化劑的活性、選擇性、穩定性。
4.催化劑的穩定性：是催化劑在使用條件下具有穩定活性的時間。包括化學穩定性、耐熱穩定性、抗毒穩定性、機械穩定性。
5.物理吸附：是靠分子間作用力，即範德華力實現的，由於這種作用力較弱，對分子結構影響不大，可把物理吸附看成凝聚現象。
6.化學吸附：是氣固分子相互作用，改變了吸附分子的鍵合狀態，吸附中心和吸附質之間發生了電子的重新調整和再分配。化學吸附屬於化學鍵力。由於這種作用力強，對分子吸附分子的結構有較大影響，可以把化學吸附看成是化學反應。
muir方程依據的模型：a吸附劑表面是均勻的，各吸附中心能量相同，b吸附分子間無相互作用，c吸附是單分子層吸附，其吸附分子與吸附中心碰撞才能吸附，一個分子只佔據一個吸附中心，d一定條件下，吸附與脱附可建立動態平衡。
等温方程：根據物理吸附的多分子層吸附，假設a固體表面是均勻的，自由表面對所有分子的吸附機會相等，分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影響。B固體表面與氣體分子的作用力為範德華引力，因此在第一吸附層上還可以進行第二、第三等多層吸附。
9.酸鹼質子理論：凡是能提供質子的物質稱為B酸，凡是能接受質子的物質為B鹼
10.酸鹼電子理論：凡是能提供電子的物質為L鹼，凡是能接受電子的物質為L酸。
11.軟硬酸鹼理論：對外層電子抓得緊的酸為硬酸(HA)，而對外層電子抓的鬆的.酸為軟酸(SA)，屬於二者之間酸為交界酸。對於鹼，電負性大，極化率小，對外層電子抓得緊，難於失去電子對的物質為硬鹼(HB)，極化率大，電負性小，對外層電子抓的鬆，容易失去電子對的物質為軟鹼(SB)，屬於二者之間的鹼為交界鹼。
be(田部浩三)假設條件：A,C1為第一種氧化物金屬離子配位數，C2為第二種氧化物金屬離子配位數，兩種金屬離子混合後配位數不變。B. 氧的配位數混合後有可能改變，但所有氧化物混合後氧的配位數與主成分的配位數不變。C 已知配位數和金屬離子電荷數，用圖模型可計算出整體混合氧化物的電荷數，負電荷過剩時可呈現B酸中心，而正電荷過剩時為L酸中心。
13.固體酸的性質：酸中心的類型、酸中心的濃度、酸中心的強度。
ett指示劑的胺滴定法：利用某些指示劑吸附在固體酸表面上，根據顏色的變化來測定固體酸表面的酸強度。若指示劑由鹼性色變為酸型色，説明H0<=pka,若指示劑仍為鹼型色，説明酸強度ho>pKa
15.人工合成分子篩：是金屬Na+陽離子型沸石分子篩，即Na2O?Al2O3?mSiO2?PH2O
16.沸石的最基本結構單元：是一級結構單元，由Si、Al、原子通過sp3雜化軌道與氧原子相連，形成以Si或Al原子為中心的正四面體。
17.籠結構是構成各種沸石分子篩的主要結構單元。A型沸石分子篩的骨架結構是β籠和立方體籠構成的立方晶系結構，β籠的6個四元環通過氧橋相互連接，構成A型沸石的主籠————α籠。
18.沸石分子篩酸性質的調變：1）合成具有不同硅鋁比的沸石，或者將低硅沸石通過脱鋁提高硅鋁比，在一定硅鋁比的範圍內，一般隨硅鋁比增加反應的活性和穩定性增加。2）通過調節交換陽離子的類型、數量，來調節沸石的酸強度和酸濃度，從而改變催化反應的選擇性。
19.金屬催化劑：是指催化劑的活性組分是純金屬或者合金。
20金屬催化劑的電子逸出功：指將電子從金屬催化劑中移到外界（通常是指真空環境）所需要做的最小功。或者説電子脱離金屬表面所需要的最低能量，在金屬能帶圖中表現為最高空能級與能帶中最高填充電子能級的能量差，用θ來表示。
21.反應物分子的電離勢：指反應物分子將電子從反應物中移到外界所需要的最小功，用Ι來表示，它的大小代表反應物分子失去電子的難易程度。
22.通常認為氫在金屬催化劑上化學吸附時，與吸附中心轉移配位電子數為1，所以選用鎳和鈷是合適的，尤其是鎳具有較高活性。
23.人們在研究乙烯在各種金屬薄膜上催化加氫時，發現隨金屬d%增加，加氫活性也增加。
24.分散度：指金屬晶粒大小而言，晶粒大，分散度小；反之晶粒小，分散度大。分散度D=表相原子數/(表相+體相)原子數。
25.表面上的原子有三種：晶角上的，晶稜上的和晶面上的。
26.金屬Pt催化含有C---H鍵變化的烴類反應（如加氫、脱氫反應）是結構不敏感的。與含有C---H鍵的反應相反，C---C鍵的反應和其他一些反應，如氧化反應是結構敏感反應。
27.溢流：指被吸附的活性物種從一個相向另一個相轉移，另一個相是不能直接吸附生成該物種的相，即稱為溢流。
溢流的作用：可引起氫吸附速率和吸附量增加，氫溢流使許多金屬氧化物的還原温度下降，氫溢流能將本來是惰性的耐火材料氧化物誘發出催化活性，氫溢流還能防止催化劑失活，可使沉積在金屬活性中心周圍和載體上的積碳物種重新加氫而去掉，使毒化貴金屬的硫生成H2S而消失。
28.滿帶：凡是能被電子完全充滿的能帶叫滿帶，凡是沒有完全被電子充滿的能帶叫導帶，根本沒有電子填充的能帶叫空帶。只有導帶能導電。
29.半導體分類：n型半導體、p型半導體和本徵半導體。
30.能級出現在靠近導帶下部，稱為施主能級。在施主能級上的自由電子，很容易激發到導帶中，產生自由電子導電，這種半導體稱為n型半導體。
31.p型半導體：雜質能級出現在靠近滿帶上部，稱為受主能級，在受主能級上有空穴存在，很容易接受滿帶中躍遷的電子，是滿帶產生正電空穴，並進行空穴導電。叫p型半導體。
32.絡合催化：通常指在均相（液相）系統中催化劑和反應物之間由於配位作用而進行的催化反應，包括催化劑與反應物發生絡合活化作用，從開始直至反應完成的一切過程。
33.催化劑的主要製備方法：沉澱法，浸漬法，熱分解法，熔融法，還原法。
34.沉澱劑和金屬鹽類的性質直接影響沉澱過程，為此沉澱劑多用氨氣、氨水、碳酸銨等物質，因為這些物質在洗劑時容易除去，而不用KOH和NaOH，是因為某些催化劑不希望殘留K+或Na+，再者KOH價格較高。金屬鹽類多選用硝酸鹽、碳酸鹽、有機酸鹽，因為這些酸根在焙燒過程中可分解為氣體跑掉，而不會殘留於催化劑中。相反，若採用氯化物或硫酸鹽，焙燒後殘留的陰離子Cl—或SO42—會對催化劑強毒化作用。
35.催化劑的失活與再生：按照毒化作用的特性可分為永久中毒和暫時中毒。暫時中毒可用無毒氣體吹掃或除去進料中的毒物，催化劑活性可復原，即中毒作用是可逆的。相反，永久中毒時不可逆的，即用無毒物的氣體吹掃或從進料中除去雜質，催化劑活性仍不能回覆。
等温方程計算式： P1c?1=+P/Po V是平衡壓力為P時的吸附量，P為吸附平衡時的壓力， VPo?PCVmCVm
Po為吸附氣體在該温度下的飽和蒸汽壓，Vm為表面上形成單吸附層時所需要的氣體體積，C是與第一層吸附熱有關的常數。
=1/（斜率+截距）比表面積定義為每克催化劑或吸附劑的總面積，Sg=NaAm VV=22.4x103cm3Na=6.02x1023Am是一個吸附分子的橫截面積。
38.催化劑的密度：①堆密度ρ堆 當V=V堆 時求的密度稱為催化劑的堆密度。 ρ堆=m／V堆=m／﹙V隙+V孔+V真）
②顆粒密度（假密度）ρ假 當V=V堆 -V隙時求的密度稱為催化劑的顆粒密度ρ假 =m／（V堆 -V隙）=m／﹙V孔+V真）
③真密度（骨架密度）ρ真 當V=V真 時求得的密度稱為真密度ρ真 =m／V真=m／
[V堆 -(V隙+V孔)]
④視密度ρ視 =m／[V堆 -(V隙+V孔)]
39. 比孔容積Vg=1/ρ假 +1/ρ真 孔隙率θ=1--ρ假/ρ真 平均孔半徑r=2Vg/Sg
40..從費米能級（Ef）到倒帶頂之間的能量差就是逸出功（φ）。
不同列型半導體逸出功大小不同。n型半導體<本徵半導體<p型半導體
38.用碳正離子反應規律説明下述反應機理。
CH32H3CCCH265%H2SO4100℃加壓CH3H3CC
CH3CH2CCH3CH2
答：①正碳離子生成（烯烴正碳離子生成）
CH3CH3
CH2 H3CC+
CH3H+H3CC+CH3 ②正碳離子與烯烴作用生成新正碳離子。 CH3H3CC+CH3CH2H3CC
CH3CH2CH3C+CH3+H3CCCH3
③催化劑還原
CH3
H3CC
CHCH2CH3CCH2 +H+3
公式中Vm表示：表面上形成單吸附層時所需要的氣體的體積。當得出Vm後，將如何計算出比表面積Sg？ Sg=(Vm/V'）NAAm （V'為吸附質的摩爾體積22.4×103cm3,NA為阿伏伽德羅常數，Am 為一個吸附分子的橫截面積）Am =1.091[M/(ρLNA)]2/3×106(ρL液態吸附質密度，M吸附質相對分子質量)Am =4×0.866×[M/(4√2NAρS)]2/3(ρS為固態吸附質密度，將吸附當做液化，式中ρS改用ρL)
2.已知Ni的d空穴數=0.6，Co的d空穴數=1.7，Tc的d空穴數=3.2，試説明對於乙烯的加氫、合成氨反應，應選用和重金屬催化劑？ 博文 學習 網:催化化學)nO催化劑催化CO氧化為CO2的反應機理如下：O2-
2e-
22Zn2+2Zn+
當反應時CO吸附在Zn2＋上，並將電子傳遞給Zn2＋，使他
變為Zn＋,此時催化劑導電率增加。這也説明CO吸附較O2吸附容易。容易O2的吸附為控制步驟，這是受主型反應。應當加入施主型雜誌如Li2O等以提高反應速率。
5.已知Pd、Rh、Co、Ta、Cu的d帶空穴數分別為0.6、1.4、1.7、3.2和0，使用能帶理論解釋那些金屬可以作為乙炔加氫催化劑？那些可以作為合成氨催化劑？若將少量銅加入上述催化劑中，對催化劑活性有何影響？為什麼？加氫過程吸附中性電子轉移為1，所以Pd、Rh、Co更適合乙炔加氫；合成氨學3個電子轉移，因此Ta比較合適。
6.已知某活性硅膠樣品質量101.5g，骨架體積為45.1cm3，顆粒體積為82.7cm3，式計算該樣品的比孔容和孔隙率。
V顆粒=V孔+V真=82.7cm3，V真=45.1cm3，V孔=37.1cm3，ρ假=m/（V孔+V真）
=1.23g/cm3，ρ真=m/V真=2.25g/cm3.
Vg=1/ρ假 +1/ρ真=0.369cm3/gθ=V孔/(V孔+V真)=45.47%
補充
1.能夠區分B酸跟L酸的方法是吸附鹼的紅外光譜法。
2. 下面根據正碳離子生成和反應規律來分析丙烯與乙丙烯生成異庚烷的反應過程。 C3H6 +iC4H10(CH3)2CH2CH(CH3)2
A.正碳離子的形成CH32+H+3CHCH3
B.正碳離子與帶支鏈烷烴反應，生成新的正碳離子和新的烷烴
