金属氧化物催化剂及其催化作用.ppt

金属氧化物催化剂 多相催化 王成会 多相催化 发生在两相界面上的催化作用 通常催化剂为多孔固体 反应物为液体或气体 在多相催化反应中 固体催化剂对反应物分子发生化学吸附作用 使反应物分子得到活化 降低了反应的活化能 而使反应速率加快 固体催化剂表面是不均匀的 只有部分点对反应物分子发生化学吸附 称为活性中心 工业生产中的催化作用大多属于多相催化 金属氧化物催化剂的概述 金属氧化物催化剂通常为复合氧化物 即多组分的氧化物 如V2O5 K2SO4 硅藻土 TiO2 V2O5 P2O5 MoO3 Bi2O3 Fe2O3 CoO K2O P2O5 SiO2 组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物 组分与组分之间可能有相互作用 相互作用情况常因条件而异 复合氧化物常是多相共存 如MoO3 Bi2O3 就有 相 就催化作用和功能来说 有的组分是主催化剂 有的组分是助催化剂或载体 主催化剂单独存在时就有活性 如MoO3 Bi2O3中的MoO3 助催化剂单独存在时无活性或很少活性 但能使主催化剂活性增强 如Bi2O3就是 过渡金属氧化物催化剂 一般为非化学计量化合物 分子结构中的某些M O键的强度往往不同于正常化合物 能通过电子转移的机理而使反应物活化 在金属氧化物催化氧化反应中有多种活化的过渡态氧生成 如O O2 它们表现出不同的反应活性 可分两种作用机理 即吸附氧作用机理和晶格氧作用机理 吸附氧作用机理是借助因吸附而活化的过渡态氧与被氧化物的作用 晶格氧作用机理以氧化物催化剂中的晶格氧与被氧化物发生作用而自身被还原 还原状态的氧化物催化剂再从催化剂表面气相中夺取氧而再被氧化 形成催化循环 例如 在硫化床燃煤过程中 过渡金属氧化物受热分解出金属离子 由于 1 过度金属离子具有 d 空轨道 能够接受O2 CO分子中的孤对电子从而产生化学吸附 促进C O键的形成和加强 削弱煤中的C C键 2 C O键作为电子给予体与未满d能带的过渡金属形成络合物CO M M 为过渡金属离子 该络合物是反应中心 O不断从过渡金属向C传递 促进了O2 CO的氧化反应 从而加快了O2的扩散速度 提高了煤炭的燃烧效率 谢谢