第一篇：催化原理課程論文

催化原理

課程論文

論文名稱：合成氨催化劑

姓

名：彭亮

學

號：1505120623

專業班級：應用化學1202班

合成氨催化劑

摘要

合成氨工業是化學工業的支柱產業，在事關國民經濟的諸多領域中都占有舉足輕重的地位。合成氨工業離不開催化劑，因此合成氨催化劑的選擇對于實現節能減排、提高經濟效益具有巨大影響。文章對多種典型合成氨催化劑進行了綜合介紹，對合成氨催化劑的前景進行了展望。

關 鍵 詞

合成氨；催化劑；應用；展望

Abstract

Ammonia industry is the pillar industry of the chemical industry, in many areas of the national economy occupies a pivotal position.Ammonia industry can not do without a catalyst, and therefore the choice of ammonia catalyst for energy conservation, improve economic efficiency have tremendous impact.In this paper, a variety of typical ammonia synthesis catalyst was introduced, and my vision for ammonia synthesis catalysts was discussed.Keywords ammonia;catalyst;application;prospect

合成氨催化劑自1905年被哈伯發現以來，至今已經對化肥、硝酸、銨鹽、純堿等行業的發展起到了極大的推動作用。合成氨工業離不開催化劑，因此合成氨催化劑的選擇對于實現節能減排、提高經濟效益具有巨大影響，但是也必須意識到，合成氨工業在實際生產中也耗用了大量能源，因此在全球性氣候災害日益加劇的今天，如何對現有催化劑進行改進，以提高合成氨工業的綜合效益，需要付出很大的努力。

一、催化劑合成氨的反應機理

熱力學計算表明，低溫、高壓對合成氨反應是有利的，但無催化劑時，反應的活化能很高，反應幾乎不發生。當采用鐵催化劑時，由于改變了反應歷程，降低了反應的活化能，使反應以顯著的速率進行。目前認為，合成氨反應的一種可能機理，首先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學吸附，使氮原子間的化學鍵減弱。接著是化學吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成一NH、一NH2和NH3，最后氨分子在表面上脫吸而生成氣態的氨。

在無催化劑時，氨的合成反應的活化能很高，大約335KJ/mol。加入鐵催化劑后，反應以生成氮化物和氮氫化物兩個階段進行。第一階段的反應活化能為126KJ/mol一167KJ/mol，第二階段的反應活化能為13KJ/mol。由于反應途徑的改變（生成不穩定的中間化合物），降低了反應的活化能，因而反應速率加快了。

二、氨催化劑的種類

鐵基合成氨催化劑

氨合成催化劑是合成氨工業的核心內容。傳統的合成氨催化劑于 20 世紀初由德國 BASF 公司研制開發，主要由磁鐵礦組成，其中加入少量不可還原氧化物，如 K、Ca、Al 等作為促進劑，即構成了一系列不同型號的催化劑。

1、Fe3O4基傳統熔鐵催化劑

1913 年，Harber 和 Mittasch A 等成功開發了鐵基合成氨催化劑之后，人們對此進行了極其廣泛和深入地研究，并且這些研究在一定程度上推動了多相催化科學和表面科學的發展。

早在合成氨催化劑研究的初期，研究人員就發現用天然磁鐵礦還原得到的催化劑效率遠優于其它鐵化合物。隨后根據Almquist等人所確定的純鐵催化劑的活性與還原前氧化度之間的關系，人們通過大量實驗發現了經典的火山形活性曲線，沿襲這一結論，得出了鐵比值與熔鐵基合成氨催化劑的性能有著密切的關系。通常認為以Fe3O4為母體的催化劑具有的活性最高，并且到目前為止，世界上所有工業氨合成鐵催化劑，無一例外，其主要化學組成都是Fe3O4。

磁鐵礦中所添加的促進劑的量雖然不多，但是對于提高催化劑的活性具有重要意義。目前得到應用的促進劑的研究包含三類：堿金屬、氧化鈷、稀土金屬。其中，鐵基合成氨催化劑添加稀土金屬后，如 CeO，富集于催化劑表面，不僅大大提高了催化劑的活性，而且也能在很大程度上提高催化劑的壽命。1979 年，英國 ICI 公司首先研制成功了含有稀土元素的 Fe-Co 催化劑，又稱74-1 型含鈷催化劑，并且還將其應用于 ICI-AMV 工藝中。目前的研究發現，試圖通過添加其它的稀土氧化物來改善催化劑的性能，使其活性超過Fe-Co催化劑已經變得相當困難。

2、亞鐵型氨合成催化劑

FeO 具有化學非整比性、氧化性和亞穩定性。在常溫下 FeO的氧化反應和歧化反應速度很緩慢。含多種助劑的 Fe1-XO 基催化劑在動力學上是穩定的，母體中只有一種鐵氧化物（Fe1-XO）和一種晶體結構（Wustite），只有維氏體單獨存在于催化劑中時才具有高活性。研究發現具有維氏體（Wustite，Fe1-XO，0.04≤x≤0.10）相結構的氧化亞鐵基氨合成催化劑具有最高活性，否定了磁鐵礦（Fe3O4）相還原得到的催化劑具有最高活性的經典結論，在合成氨催化劑的研究和發展過程中具有里程碑的意義，同時對新型合成氨催化劑A301和ZA-5的開發提供了重要的指導意義。

3、鐵鉆型催化劑

王文祥等人以Fe3（Co）12為母體,以活性氧化鋁或活性炭為載體制備了負載型氨合成催化劑。在15MPa、400℃以上表現出很高活性,但低溫、常壓下幾乎無活性。與Ru3（Co）12以和RuCl3·xH2O為母體的負載催化劑相比,負載釘催化劑在低溫常壓下即顯活性,且以RuCl3·xH2O為母體比以Ru3（Co）12為母體的負載釘催化劑活性高。

A201型催化劑是一種低溫活性合成氨催化劑其主要活性組分是金屬鐵,催化劑中鐵含量為67%、70%,，Fe2+/Fe3+摩爾比為0.45、0.6催化劑中含1.0%、1.2%的CoO助劑，也含有Al2O3、K2O、CaO等，這種催化劑易還原，良好的耐熱性抗毒性，機械強度高，低溫活性較好。這種催化劑以獨特的配方及先進的生產工藝，熔融技術進行生產，優質品率為100%，在相同生產條件下，使用Al2O1型催化劑的氨合成系統生產能力可比系列熔鐵型催化劑提高5%-10%，是合成氨廠節能降耗，增產節支的有效措施之一。

釕基合成氨催化劑

有關釕基催化劑的報道是Zenghelis和Stothis于20世紀30年代發表的，但當時其活性不如熔鐵催化劑，些后相當長一段時間再未見到這方面的研究發表。直到1972年 Ozaki等又有新發現，以金屬鉀為促進劑、活性炭為載體的釕基催化劑對氨合成有很高的活性，由此，打開了釕基催化劑研究的新領域。繼之，日本、俄羅斯、英國、美國、意大利等國家的科研人員投入大量的精力和物力進行釕基催化劑的研究，以期用釕基催化劑取代鐵基催化劑。這種催化劑的開發成功是合成氨工藝的一個重大進步, 它對合成氨工業降低生產成本, 降低能耗有著十分重要的現實意義。BP公司和凱洛格(Kellogg)公司合作，經過10年的共同努力, 1990年10月Kellogg宣布第一個以釕基催化劑為基礎的Kellogg Advance Ammonia Process(KAAP)工藝流程開發成功, 并在加拿大Ocelot制氨公司建廠進行工業化生產。研究和開發釕基催化劑及其它非鐵基催化劑是合成氨催化劑的一個發展方向，但是金屬釕是稀有貴金屬，因此推廣使用釕基催化劑并非易事。

另外, 還有一些關于釕基催化劑的重要研究成果，德國魯爾大學(Rubr)開發了 Ba-Ru/MgO 催化劑, 具有較高的活性和穩定性;丹麥托普索(Topsoe)公司也開發了含釕合成氨催化劑。在這些研究中，以鎂鋁尖晶石和高表面積石墨為載體的釕系催化劑顯示出較高的活性，但是在工業條件下，其穩定性還存在一些問題，有待于解決。近年來，以Ba 為促進劑，BN為載體的釕催化劑得以成功開發，它具有前所未有的活性和穩定性。BN 具有與石墨相似的結構，在所有的加氫反應中都很穩定，是一種高溫電阻絕緣材料。在特定的反應條件下(溫度、壓力、H2/N2比、氨濃度等)可選擇合適的 BN表面積、釕負載量、助劑及濃度、顆粒大小與密度，以獲得最佳的 Ba-Ru/BN 催化活性;而且采用類似處理Ba-Ru/MgO 催化劑的處理方法來回收 Ba-Ru/BN催化劑，這無疑大大降低了使用這種催化劑的成本，為它的工業化應用打下了基礎。

納米合成氨催化劑

根據氣固相反應理論, 金屬晶格缺陷越多, 比表面積越大, 活性中心越多, 其催化性能就越好。所以, 勿庸置疑, 隨著納米微粒粒徑的減小, 表面積逐漸增大, 吸附能力和催化性能也隨之增強。由此來看, 納米微粒催化劑也應是合成氨催化劑的一個研究方向。在實驗室研究中, 人們利用各種方法已經研制出了納米 Fe3O4、納米 Fe2O3、納米 CuO、納米NiO、納米 ZnO、納米 MoO3等納米微粒催化劑, 它們是合成氨過程中制氣、脫硫、變換、精煉、合成等幾道工序需要用到的催化劑。雖然它們具有良好的催化活性, 但是大部分還只停留在實驗室階段, 離實際應用還有相當一段距離。

納米催化劑的選擇性要比普通催化劑平均高5～10 倍, 活性高2～7倍, 如果這些催化劑能成熟地應用于合成氨工業中, 必將使它發生一場技術性的革命：系統的反應溫度和壓力將大幅度降低；設備的投資和占地面積將大幅度減少, 工藝流程或許會變得更加簡單；產量和效益將大幅上升。

過渡金屬氮化物催化劑

過渡金屬氮化物是一類金屬間充型化合物，兼具有共價化合物、離子晶體和過渡金屬的性質。在基本不破壞氧化物前驅體晶體結構和嚴格的氮化條件下，氧化物前驅體通過程序升溫氮化經由“局部規整反應”制備出高表面積的過渡金屬氮化物。它的表面性質和催化性能類似于Pt和Rh等貴金屬元素，被譽為“準鉑催化劑”。Claus通過理論推算和實驗證實，N2在Co-Mo上比Ru更容易解離。在低氨濃度的條件下，雙金屬氮化物Co3Mo3N 的氨合成催化活性比Ru更高。Aika 的研究表明，在400℃、常壓條件下，Co3Mo3NNi3Mo3N、Fe3Mo3N的氨合成活性高出氮化鉬催化劑數倍。尤其是Co3Mo3N 催化劑，在 600℃下經過6h的氫氮混合氣處理后，其活性高達652μmol/h/g；添加了堿金屬Cs后，Co3Mo3N 氨合成活性又提高了50％，遠遠高于K、Al促進的鐵基催化劑。光催化合成氨O.A.Ileperuma等人對Mg摻雜的TiO2光催化合成氨進行了研究，發現最佳的摻雜質量分數為2％～4％、pH值為

10、在 500℃下加熱 2h。后來，O.A.Ileperum 等人又報道了金屬Ce、V 摻雜的TiO2光催化行為，發現摻雜Ce、V比摻雜其他類似金屬的產量要高；光催化以資源豐富的水為氫源，以太陽能為能源，具有成本低廉的優點，但轉化效率比較低。

電化學合成氨

合成氨反應是一個體積減小的放熱反應，要使反應的轉化率提高就必須保持較高的反應壓力并降低反應溫度，但是反應溫度低，反應速度就很慢，這是合成氨反應的熱力學限制。為了突破熱力學上的限制，George Marnellos和Michael Sroukides研究了以 Pd 為電極,SrCe0.95Yb0.05O3為高溫質子導體，在 570℃、常壓下電化學合成氨，該反應過程是使N2和質子態的H+反應生成氨，轉化率高達78％以上。但該法消耗大量電能，且高溫質子半導體材料由稀有金屬組成，經濟上不可行。

酶催化合成氨

T.H.Rod 等人對模擬生物固氮酶催化合成氨的機理進行了研究，認為模擬生物固氮酶 MoFe7S9可在常溫、常壓下合成氨，此反應過程不涉及N-N鍵的斷裂過程，以分子態的氮直接與質子態的氫反應合成氨，從而突破了熱力學上的限制，使得常溫、常壓下合成氨成為可能。但是要真正實現這一反應過程還有一些潛在的問題需要解決。此外，Schultz-Ekloff在 400～500℃、常壓下考察了碳化鎢在合成氨反應中的催化性能。

其它合成氨催化劑

丹麥哈爾多托普索研究實驗室的研究人員研制成功可替代傳統鐵催化劑的系列產品。研究表明，在工業條件下，三元氮化物如 Fe3Mo3N、Co3Mo3N和 Ni2Mo3N 用作合成氨催化劑時活性高穩定性好。另有研究發現，若在 Co3Mo3N催化劑中加入 Cs，其活性高于目前所使用的熔鐵催化劑。據報道，在相同操作條件下，其活性為傳統鐵催化劑活性的2倍。由此可以看到，在科研工作者的不斷努力下，新型高效的催化劑不斷地被研究出來，為社會的可持續性發展作出了巨大貢獻。

三、發展展望

經歷了科學家們近—個世紀的研究，合成氨催化劑技術可以說已相當成熟，但是傳統的熔鐵催化劑不符合低能耗的發展趨勢，而釕基合成氨催化劑的價格昂貴，又不容易普及。作為世界人口最多的農業大國和世界上最大產氨國，合成氨工業對于我國國民經濟的發展具有重要的戰略和現實意義，為適應合成氨低溫低壓節能降耗工藝的要求，氨合成催化劑的研究從未間斷，作為大學生的我們要擁有崇高的使命感，努力學習科學知識，為國家的科學事業貢獻出自己的力量！

第二篇：催化原理模擬題(開卷)

中國地質大學（北京）繼續教育學院2013年03課程考試

《催化原理》模擬題（開卷）

相對原子質量：H：1C：12O：16Cu：64Zn：65一．單項選擇題

1．下列物質中，屬于強電解質的是（B）．．．．

A．銅

B．硫酸鋇C．一水合氨

D．酒精

2．下列變化過程中，需要吸熱的是（D）

A．生石灰與水混合B．天然氣燃燒 C．濃硫酸溶于水D．干冰氣化

3．用石墨電極電解下列溶液，陰、陽兩極均產生氣體且氣體物質的量之比為2∶1的是

(B)A．食鹽水

B．硫酸鈉溶液

+

C．硫酸銅溶液

－

D．氯化銅溶液

4．下列離子方程式正確的是(A)

A．碳酸的電離：H2CO3H + HCO

3B．將金屬鈉放入水中：Na + 2H2O ＝ Na++ 2OH－ + H2↑ C．碳酸鈉水解：CO3

+

2－

+ 2H2O ＝ H2CO3 + 2OH

3+

－

D．向氯化鋁溶液中加入過量的燒堿溶液：Al．．．

－

+ 3OH ＝ Al(OH)3↓

D．NaOH固體

－

5． 為了配制NH4的濃度與Cl的濃度比為1∶1的溶液，可以在NH4Cl溶液中加入適量(C)

A．濃鹽酸

B．NaCl固體

C．濃氨水

6．下列說法正確的是（A）

A．鍍層破損后，白鐵皮(鍍鋅鐵板)比馬口鐵（鍍錫鐵板）更耐腐蝕 B．埋在潮濕地下的鐵管道比地上的鐵管道更耐腐蝕

C．鋼鐵發生析氫腐蝕時，正極上發生的電極反應式為：Fe-e= Fe D．在鋼鐵表面涂上一層油漆，不能達到防止鋼鐵銹蝕

7．常溫時，一種pH＝3的酸溶液和一種pH＝11的堿溶液等體積混合后，溶液呈酸性。其原因

可能是（B）

A．濃的強酸和稀的強堿溶液反應C．等濃度的弱堿和強酸溶液反應

B．濃的弱酸和稀的強堿溶液反應 D．生成了一種強酸弱堿鹽

－

3+

8．銀鋅（Ag—Zn）可充電電池廣泛用做各種電子儀器的電源，電解質為KOH。其電池總反

放電 應式為Ag2O + Zn + H2O2Ag + Zn(OH)2，下列說法正確的是(C)

A．放電時Ag2O參與反應的電極為負極 B．放電時正極附近的pH逐漸減小

C．充電時陰極的電極反應為：Zn(OH)2 + 2e－ ＝ Zn + 2OH－ D．充電時每生成1 mol Ag2O轉移1 mol電子A．2K+中的2表示鉀離子的個數是2B．Cu中的2表示銅的化合價是+

2C．C2H5OH中的2表示一個乙醇分子中含有的碳原子數是2

第1頁（共5頁）

2+

充電

9．對下列化學用語中2的含義敘述不正確的是(D)

D．CO(NH2)2：中括號外的2表示一個尿素分子含有的NH2原子團數是2

10．有40G質量分數為5%的CaCL2溶液，若將其質量分數增加到10%，應采用的方法是（C）

A．把溶劑蒸發掉一半B．加入40G質量分數為20%的CaCL2溶液 C．把溶劑蒸發掉20GD．加入2GCaCl2固體 11．下列說法正確的是（C）

A．為了節省藥品，實驗結束后應將剩余藥品放回原瓶 B．為了皮膚消毒，涂抹酒精藥液越濃殺菌消毒效果越好 C．食醋中約含3～ 5%的乙酸

D．氫氣還原CuO后，試管里殘留固體可用稀鹽酸除去

12． 現有一塊北方鹽湖結晶析出的白色晶體．可能含有Na2CO3、Na2SO4、NaC1中的-種或幾種，為了證明其成分，加入試劑的正確順序為(B)

①加水溶解 ②加入足量的硝酸鋇溶液 ③加入足量硝酸 ④加入硝酸銀溶液A．④②③①B．①③②④C．④②①③D．①③②③ 13．下列家庭小實驗不能成功的是(D)

A．用鉛筆芯的粉末使鎖的開啟變得更靈活

B．用純堿和醋作用生成的氣體來熄滅燭光

C．用鹽酸、石灰水證明雞蛋殼的主要成分含有碳酸鹽 D．在煤爐上放一盆水來防止煤氣中毒

14．在制取下列物質的實驗設計中，理論上正確，操作上可行，經濟上合理的是（B）A.Cu(NO3)2 溶液 Cu(OH)2B.CaCO3 CaO Ca(OH)2 NAOHC．Fe2O3 Fe2(SO4)3D．CuO Cu(OH)2 CuSO

4二.填空題

1． 25℃時，有下列五種溶液：

①0.1mol/L CH3COOH溶液②pH=13 NaOH溶液③ 0.05mol/L H2SO4④0.1mol/L Na2CO3溶液⑤含有足量AgCl固體的飽和AgCl溶液 請根據要求填寫下列空白：

（1）溶液④呈堿性（填“酸性”、“堿性”或“中性”），其原因是

2－－－

（2）在上述①至④四種溶液中，pH由大到小的順序為②④①③﹝填序號﹞（3）將該溫度下a mL的溶液②與b mL的溶液③混合，所得混合溶液的pH=7，則a:b =

1（4）若溶液④和Al2(SO4)3溶液混合，觀察到有白色絮狀沉淀和無色氣體生成，該反應的離

子方程式為2Al3+2-（5）若在溶液⑤中分別放入：A、100mL蒸餾水中；B、100mL 0.2 mol·L－1AgNO3溶液中；C、100 mL 0.1 mol·L－1AlCl3溶液中；D、100mL 0.1 mol·L－1鹽酸溶液中。充分攪拌后，銀離子濃度最小的是C（填序號）．．

2． SO2的催化氧化是工業制取硫酸的關鍵步驟之一，該反應的化學方程式為：

2SO2+O

22SO3，?H<0。

請回答下列問題：

（1）判斷該反應達到平衡狀態的標志是bc（填字母）。

a．SO2和SO3濃度相等b．SO2百分含量保持不變

c．容器中氣體的壓強不變d．SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等（2）當該反應處于平衡狀態時，在體積不變的條件下，下列措施中有利于提高SO2平衡轉．．．．

化率的是bd。（填字母）

a．向裝置中再充入N2b．向裝置中再充入O2c．改變反應的催化劑d．降低溫度

（3）將0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容積為1 L的密閉容器中，在一定條件下

達到平衡，測得c(SO3)＝0.040 mol/L。計算該條件下反應的平衡常數K和SO2的轉化率(不必寫出計算過程)。

①平衡常數K=1.6×103； ②平衡時，SO2的轉化率α(SO2)=80%。

SO32－＋H＋，（4）SO2尾氣常用飽和Na2SO3溶液吸收，減少SO2氣體污染并可得到重要的化工原料NaHSO3。

已知NaHSO3溶液同時存在以下兩種平衡：①HSO3－②HSO3－＋H2O

H2SO3＋OH－；常溫下，0.l mol/L NaHSO3溶液的pH<7，則該溶液中

c(H2SO3)＜c(SO32－）（填“>”、“=”或“<”)。

3．物質的有關用途：①作調味劑 ②制肥皂和造紙 ③作電極 ④改良酸性土壤 ⑤蒸饅頭的除去面團發酵生成的酸 ⑥填充氣球 ⑦配制農藥波爾多液⑧復合肥料

請將上述用途的序號填入下列相應物后面橫線上：（1）③（2）⑦（3）①（4）②（5）⑥（6）⑤（7）④⑦（8）⑧

(1)石墨 ；(2)膽礬 ；(3)氯化鈉 ；(4)燒堿 ；(5)氫氣 ；(6)純堿 ；(7)消石灰；(8)硝酸鉀。

4．日常生活中，用于保護鋼鐵樣品（如自來水等）所使用的銀粉實際上是金屬Al的粉末；家用熱水瓶內膽壁上的金屬是Ag；溫度計中填充的金屬是Hg。

三.實驗題

1．酸堿中和滴定是中學化學常見實驗。

某同學欲測定某濃硫酸樣品的物質的量濃度，進行了以下實驗操作： A．冷卻至室溫后，在100mL容量瓶中定容配成100mL稀硫酸。B．量取20.00mL稀硫酸于錐形瓶中并滴入幾滴指示劑。．．．．．．．

C．將酸式滴定管和堿式滴定管用蒸餾水洗滌干凈，并用各待盛溶液潤洗。D．將物質的量濃度為1.50 mol·L－1的標準NaOH溶液裝入堿式滴定管，調節液面記

下讀數V1。

E．繼續滴定至終點，記下讀數為V2。

F．在錐形瓶下墊一張白紙，把錐形瓶移到堿式滴定管下小心滴入NaOH標準溶液，邊

滴邊搖動錐形瓶。

G．量取濃硫酸樣品5 mL，在燒杯中用蒸餾水溶解。．．．H．重復以上實驗。請回答下列問題：

（1）該實驗正確操作步驟的順序為 G→ A →C→B→D→F→E→ H

（用編號字母填寫）。

（2）量取5mL濃硫酸的儀器是量筒；量取20.00mL稀硫酸的儀器是 酸式滴定管。（3）選用的指示劑是酚酞或甲基橙

。滴定過程中，視線應注視 錐形瓶中溶液顏

色的變化；判斷到達滴定終點的現象是 溶液由無色變成紅色（或溶液由紅色變成橙色）且30s內不褪色；讀數時，視線應相平于（填“高于”、“低于”或“相平于”）溶液凹液面的最低處。（4）下表是實驗測得的有關數據：

滴定 序號 ① ②

待測稀硫酸 的體積(mL)20．00 20．00

所消耗NaOH標準溶液液的體積(mL)

V1 0．50 6．00

－

1V2 22．60 27．90

請計算出該濃硫酸樣品的濃度為16.5mol·L(不必寫出計算過程)。．．．

2.??有一些花的顏色是紅的、藍的或紫的：這些花里含的色素叫花青素?；ㄇ嗨赜龅剿峋妥兗t，遇到堿就變藍??(摘自：仇春霖《萬紫千紅的花》)·

小紅在閱讀此段文字后，做了如下家庭實驗：將一朵紫色喇叭花泡在肥皂水里，喇叭花很快就變成了藍色。她又將另一朵紫色喇叭花泡在家庭廚房里的某種調味品中，喇叭花變成了紅色。請你根據以上實驗現象回答：

(1)肥皂水的PH大于7(填大于;小于或等于;)；(2)小紅選用的調味品可能是白醋；

(3)喇叭花汁液的性質與化學實驗室中常用的紫色石蕊性質相似。3.閱讀短文，回答問題：

人工降雨是怎么回事?利用碘化銀進行人工降雨，其主要原理就是運用了冷凝催化劑機制。具體地說，就是利用高炮，將碘化銀炮彈發射到高空云團的零度層以上，利用碘化銀在高 空分解生成銀單質和碘單質，形成人工冰核。這些冰核經過水汽凝聚，形成冰晶。冰晶發展到一定的程度，它們將通過零度層下降，之后融化，形成雨滴。

今年春天，同安和金門發生了嚴重的旱災，5月14日，市使用了500發碘化銀炮彈，實現了人工降雨30～50MM，大大緩解了災情。

另查資料知：碘的元素符號為I，其常見化合價為-1價，碘單質化學式為I2。(1)寫出碘化銀分解的化學方程式。2AgI＝2Ag十I

2(2)分析上述人工降雨過程中發生的變化，將其中的物理變化和化學變化各舉一例。物理變化：水汽凝華，又形成了冰晶?；瘜W變化：碘銀分解(3)寫出另外一種可用于人工降雨的物質名稱。CO2

(4)請你提出一個解決市用水危機的預防性方案。A．從保護水源的角度：保護水源； B．從節約用水的角度：如節約家庭和工業用水；利用海水沖廁等；C.從廢水的綜合利用：如家庭或工廠廢水的循環使用；D．從水資源的開發：如海水的淡化等；E．從人工增雨的技

術開發：研究人工增雨；F．從保護環境上：植樹造林等。

4.按下列化學反應基本類型依次填入四個化學方程式，要求后一個反應的反應物中必須含有前一個反應的生成物。

（1）分解反應： H2O 2H2↑+O2或 Cu(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑（2）置換反應： H2+CuO Cu+H2O或H2+CuO Cu+H2O（3）化合反應： CaO+H2O=Ca(OH)2或2Cu+O2 2CuO

（4）復分解反應： Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O或 CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

四.計算題

1.為了對海水的氯化物（假設以NaCl計算）進行成份分析，甲、乙、丙三位同學分別進行實驗，他們的實驗數據如下，請仔細觀察分析，回答下列問題：甲 乙 丙

所取海水樣品的質量（G）100 50 50 加入AGNO3溶液的質量（G）50 50 75

反應后所得的沉淀物的質量（G）1.435 1.435 1.435(1)上述實驗中兩種溶液恰好完全反應是哪一個?

(2)計算海水中的氯化鈉的質量分數是多少?(最后結果保留3位有效數字)解：（1）乙

（2）設50 G海水中含NACL質量為X NACL + AGNO3 = AGCL↓ + NANO3 58.5 143.5 X 1.435G X=0.585G

NACL質量分數 = 0.585G/50G*100% =1.17%

第三篇：催化原理總結

第一章

1.催化反應的三個特征 2.催化反應三種分類 催化劑兩種分類

3.固體催化劑四種組成

助催化劑四種結構和載體的五種作用 催化劑的微觀結構

4.催化反應性能的三個標準 5.多相催化反應的七個步驟 第二章

物理吸附和化學吸附的區別 物理吸附和化學吸附位能曲線 解離吸附和諦合吸附的概念

化學吸附態（H2,O2,CO,烯烴，炔烴）吸附等溫線（五種）

Langmuir吸附等溫方程推導（單分子，多分子）BET方程推導催化劑比表面 測定比表面的方法（N2吸附）

催化劑密度（真密度，假密度，比孔容，孔隙率，平均孔半徑，孔徑分布）擴散（Kundsen擴散）第三章

3.1酸堿催化劑的應用和分類（了解）3.2酸堿定義及酸堿中心的形成L酸和B酸定義；

單元氧化物L酸吸水轉化為B酸

Tababe二元氧化物酸中心形成機理（Ti6Si4)3.3固體酸性質及其測定

H0的定義（H0=pKa+log(CB/CBH+）

TPD法和IR法測定酸中心 固體超強酸（H0<-10.6)3.4 酸堿催化作用及其催化機理 特殊酸堿催化（反應的速控步）

Bronsted規則ka=GaKaα 碳正離子的形成和反應規律 酸中心類型與活性選擇性的關系 3.5 沸石分子篩

四個結構；四個類型分子篩

沸石分子篩酸中心形成的四種機理 沸石分子篩的擇型催化作用及影響因素 催化裂化與熱裂化的區別 第四章 4.1 金屬催化劑的應用及特性（具有d帶電子的元素）4.2 金屬催化劑的化學吸附

以d電子解釋金屬催化劑的吸附熱

（未結合d電子數越大，吸附熱大，強吸附Fe； 未結合d電子數少，吸附熱小，弱吸附Pt）

2.電子逸出功，電離勢概念；兩者與化學吸附的關系 3.化學吸附和催化活性的關系

(中等強度的吸附）88頁圖4-2 4.3金屬催化劑電子因素與催化作用的關系 能帶理論(金屬原子緊密堆積，原子軌道重疊，分立的電子能級擴展為能帶）

d帶空穴（可以由磁距測得）

d帶空穴需要適應反應電子數目的轉移 價鍵理論;金屬原子的共價鍵由雜化軌道構成

d%：d軌道占有雜化軌道的比例(Ni,30%d2SP3;70%,d3SP2)

d%越大，d帶空穴越少；

d%增大，吸附熱變小，吸附強度變低。4.4金屬催化劑晶體結構與催化作用的關系 晶格，晶格參數和晶面的概念 晶體對催化作用的影響

幾何角度：吸附位，鍵長和鍵角 能量角度：q=s/2 晶格缺陷引起催化活性變化（了解）4.5負載型催化劑

分散度的概念；分散度與晶粒大小的關系

結構敏感反應（C-C,C-O)結構非敏感反應（C-H)金屬與載體的相互作用（實驗證明的思路）溢流現象及其應用 4.6合金催化劑

幾何效應和電子效應對催化反應活性的影響。

(Ni-Cu和Pd-Au)4.7金屬催化劑催化作用的典型剖析

合成氨催化劑的助劑(Al2O3,K2O,CaO等）

Ag為乙烯環氧化反應催化劑的機理 催化重整反應對雙功能催化劑的要求 第五章

1.過渡金屬氧化物催化劑的結構類型,應用及其特點 2.導體、半導體、絕緣體的能帶結構和類型 3.半導體、n型半導體、P型半導體形成

4.雜質對半導體催化劑費米能級Ef、逸出功、和電導率的影響 5.雜質對半導體催化劑的影響

6.半導體催化劑化學吸附與催化作用 A）受電子氣體吸附

n型半導體上吸附

p型半導體上吸附

B)對于施電子氣體吸附(P129表)7.化學吸附狀態的三種類型： 弱鍵吸附

受主鍵吸附（強n鍵吸附）施主鍵吸附（強p鍵吸附）8.氧化物催化劑的半導體機理

9.過渡金屬氧化物催化劑的氧化—還原機理 金屬—氧鍵強度對催化反應的影響 金屬氧化物催化劑氧化還原機理 10.過渡金屬氧化物中晶體場的影響

d軌道的電子狀態影響催化活性 11.過渡金屬氧化物晶體場穩定化能

d軌道的能級分裂

晶體場的穩定化能（CFSE）

12.晶體場穩定化能對催化作用的影響 第六章絡合催化劑及其催化作用

成鍵作用（價鍵，晶體場，分子軌道）Π鍵和σ鍵的形成 幾種常見配體

金屬中心的加成反應（+2和+1）取代效應和對位效應 插入，重排和轉移反應

反應物的活化（烯烴，CO,H2)絡合催化的機理

實例（wacker法乙烯氧化制備乙醛、Z-N催化劑烯烴聚合； 定向聚合；

羰基鈷羰基合成、Wilkinson催化劑加氫反應）

第六章半導體對催化性能的影響小結

(1)N型有利于加氫還原，P型有利于氧化。

(2)費米能級的高低可以調節催化劑的選擇性，如丙烯氧化制丙烯醛時，通過引入Cl-來改變催化劑的選擇性。

(3)與金屬電子構型的關系。d0、d10金屬離子吸附時，d0無電子反饋，d10吸附較弱。表面物種較為活潑，不會發生深度氧化。

(4)對于C-C鍵斷裂的催化過程，反應的關鍵是氧的活化，表面物種為親電子的O2-和O-。對于無C-C斷裂的主要采用O2-晶格氧。費米能級EF是半導體中價電子的平均位能。逸出功是克服電子平均位能的能量。本征半導體中，EF在滿帶和導帶之間； N型半導體中，EF在施主能級和導帶之間； P型半導體中，EF在受主能級和滿帶之間。逸出功：n型<本征

一、雜質對半導體催化劑的影響 1)、對n型半導體

A）加入施主型雜質，EF↗Φ↘導電率↗ B）加入受主雜質，EF ↘Φ↗導電率↘ 2)、對p型半導體

A）加入施主型雜質EF↗Φ↘導電率↘ B）加入受主型雜質EF ↘Φ↗導電率↗

二、氧化物催化劑的半導體機理

Ef越高，自由電子濃度增加，受主型反應催化活性提高。同晶取代，降低了Ef;活性降低

Na>1%,雜質取代，作為施電子體

半導體催化劑制備過程中，應添加原子半徑大的離子，作為施電子體。

三、n型半導體生成條件

A）化合物中含有過量的金屬原子或低價離子 B）氧缺位

C）高價離子取代晶格中的正離子 D）引入電負性小的原子。(摻雜)

四、P型半導體生成條件

A）非化學計量比氧化物中出現正離子缺位。B）用低價正電離子取代晶格中正離子。

C）向晶格摻入電負性大的間隙原子(電負性較大原子的摻雜)。

第四篇：催化化學論文

催化化學期末論文（設計）

題目：催化劑的研究發展及應用簡介

學 院： 化學與化工學院

專 業： 材 料 化 學 班 級： 材 化 101 班 學 號： 1008110024 學生姓名： 朱 清 元 教 師： 袁 強

2013年6月14日

目 錄

摘 要..........................................................................................................................3 Abstract..........................................................................................................................3 第一章 前 言............................................................................................................4 第二章 催化劑技術發展歷史簡介............................................................................4 2.1萌芽時期........................................................................................................5 2.2奠基時期........................................................................................................5 2.2.1金屬催化劑的出現...............................................................................5 2.2.2氧化物催化劑的出現...........................................................................6 2.2.3液態催化劑的出現...............................................................................6 2.3更新換代時期................................................................................................6 2.3.1高效絡合催化劑的出現.....................................................................6 2.3.2 固體催化劑的工業應用....................................................................7 2.3.3分子篩催化劑的工業應用.................................................................7 2.3.4環境保護催化劑的工業應用.............................................................7 2.3.5生物催化劑的工業應用.....................................................................8 第三章 新型催化劑的開發與應用..............................................................................8 3.1新型煉油與化工催化劑的研究......................................................................8 3.2新型汽車尾氣凈化催化劑研究......................................................................9 3.3新型光催化劑的研究......................................................................................9 3.4新型生物催化劑研究....................................................................................10 第四章 對我國催化劑研究的一些建議....................................................................11 4.1加快環保催化劑開發速度............................................................................11 4.2高分子聚合催化劑........................................................................................11 4.3有機合成、精細化工催化劑........................................................................11 4.4新催化材料的研制及應用............................................................................11 參考文獻......................................................................................................................13

催化劑的研究發展及應用簡介

摘 要

本文較簡單的的介紹了催化劑的發展歷史及介紹了國內外各種催化劑新技術、新材料、新產品發展動態和發展趨勢，針對我國催化劑技術發展現狀，對催化劑行業的發展提出了自己的見解。關鍵詞：催化劑 技術 材料 新產品

Abstract

This relatively simple introduction to the history and development of catalyst introduced various domestic and catalyst of new technologies, new materials, new product developments and trends for our catalyst technology development status, the catalyst industry put forward their own ideas.Keys : Catalyst

technology

materials

new products

第一章 前 言

催化劑又稱觸媒，在初中階段的定義是能改變化學反應速率，而本身的質量、組成和化學性質在參加化學反應前后保持不變的物質。例如二氧化錳可以作為過氧化氫（雙氧水）分解的催化劑。催化劑分為和正催化劑逆催化劑，正催化劑有助于反應向正方向移動，逆催化劑有助于反應向逆方向移動。

催化劑的主要作用是降低化學反應的活化能，加速反應速率，因此被廣泛應用于煉油、化工、制藥、環保等行業。催化劑的技術進展是推動這些行業發展的最有效的動力之一。一種新型催化材料或新型催化劑工業的問世，往往引發革命性的工業變革，并伴隨產生巨大的社會和經濟效益。1913年，鐵基催化劑的問世實現了氨的合成，從此化肥工業在世界范圍迅速發展；20世紀50年代初，分子篩憑借其特殊的結構和性能引發了催化領域的一場變革；20世紀70年代，汽車尾氣凈化催化劑在美國實現工業化，并在世界范圍內引起了普遍重視；20世紀80年代，金屬茂催化劑使得聚烯烴工業出現新的發展機遇。目前，人類正面臨著諸多重大挑戰，如：資源的日益減少，需要人們合理開發、綜合利用資源，建立和發展資源節約型農業、工業、交通運輸以及生活體系；經濟發展使環境污染蔓延、自然生態惡化，要求建立和發展物質全循環利用的生態產業，實現生產到應用的清潔化。這些重大問題的解決無不與催化劑和催化技術息息相關。因此，許多國家尤其是發達國家，非常重視新催化劑的研制和催化技術的發展，均將催化劑技術作為新世紀優先發展的重點。

第二章 催化劑技術發展歷史簡介

從19世紀末至20世紀初，化學工業中利用催化技術的生產過程日益增多，為適應對工業催化劑的要求，逐步形成了產品品種多、制造技術進步、生產規模和產值與日俱增的催化劑工業。

2.1萌芽時期

催化劑工業發展史與工業催化過程的開發及演變有密切關系。1740年英國醫生J.沃德在倫敦附近建立了一座燃燒硫磺和硝石制硫酸的工廠接著，1746年英國J.羅巴克建立了鉛室反應器，生產過程中由硝石產生的氧化氮實際上是一種氣態的催化劑，這是利用催化技術從事工業規模生產的開端。1831年P.菲利普斯獲得二氧化硫在鉑上氧化成三氧化硫的英國專利。19世紀60年代，開發了用氯化銅為催化劑使氯化氫進行氧化以制取氯氣的迪肯過程。1875年德國人E.雅各布在克羅伊茨納赫建立了第一座生產發煙硫酸的接觸法裝臵，并制造所需的鉑催化劑，這是固體工業催化劑的先驅。鉑是第一個工業催化劑，現在鉑仍然是許多重要工業催化劑中的催化活性組分。19世紀，催化劑工業的產品品種少，都采用手工作坊的生產方式。由于催化劑在化工生產中的重要作用，自工業催化劑問世以來，其制造方法就被視為秘密。2.2奠基時期

在這一時期內，制成了一系列重要的金屬催化劑，催化活性成分由金屬擴大到氧化物，液體酸催化劑的使用規模擴大。制造者開始利用較為復雜的配方來開發和改善催化劑，并運用高度分散可提高催化活性的原理，設計出有關的制造技術，例如沉淀法、浸漬法、熱熔融法、浸取法等，成為現代催化劑工業中的基礎技術。催化劑載體的作用及其選擇也受到重視，選用的載體包括硅藻土、浮石、硅膠、氧化鋁等。為了適應于大型固定床反應器的要求，在生產工藝中出現了成型技術，已有條狀和錠狀催化劑投入使用。這一時期已有較大的生產規模，但品種較為單一，除自產自用外，某些廣泛使用的催化劑已作為商品進入市場。同時，工業實踐的發展推動了催化理論的進展。1925年H.S.泰勒提出活性中心理論，這對以后制造技術的發展起了重要作用。2.2.1金屬催化劑的出現

20世紀初，在英國和德國建立了以鎳為催化劑的油脂加氫制取硬化油的工廠，1913年，德國巴登苯胺純堿公司用磁鐵礦為原料，經熱熔法并加入助劑以生產鐵系氨合成催化劑。1923年F.費歇爾以鈷為催化劑，從一氧化碳加氫制烴取得成功。1925年，美國M.雷尼獲得制造骨架鎳催化劑的專利并投入生產，這

是一種從Ni-Si合金用堿浸去硅而得的骨架鎳。1926年，法本公司用鐵、錫、鉬等金屬為催化劑，從煤和焦油經高壓加氫液化生產液體燃料，這種方法稱柏吉斯法。該階段奠定了制造金屬催化劑的基礎技術，包括過渡金屬氧化物、鹽類的還原技術和合金的部分萃取技術等，催化劑的材質也從鉑擴大到鐵、鈷、鎳等較便宜的金屬。

2.2.2氧化物催化劑的出現

鑒于19世紀開發的二氧化硫氧化用的鉑催化劑易被原料氣中的砷所毒化，出現了兩種催化劑配合使用的工藝。德國曼海姆裝臵中第一段采用活性較低的氧化鐵為催化劑，剩余的二氧化硫再用鉑催化劑進行第二段轉化。這一階段，開發了抗毒能力高的負載型釩氧化物催化劑，并于1913年在德國巴登苯胺純堿公司用于新型接觸法硫酸廠，其壽命可達幾年至十年之久。20年代以后，釩氧化物催化劑迅速取代原有的鉑催化劑，并成為大宗的商品催化劑。制硫酸催化劑的這一變革，為氧化物催化劑開辟了廣闊前景。2.2.3液態催化劑的出現

1919年美國新澤西標準油公司開發以硫酸為催化劑從丙烯水合制異丙醇的工業過程，1920年建廠，至1930年，美國聯合碳化物公司又建成乙烯水合制乙醇的工廠。這類液態催化劑均為簡單的化學品。2.3更新換代時期

在這一階段，高效率的絡合催化劑相繼問世；為了節能而發展了低壓作業的催化劑；固體催化劑的造型漸趨多樣化；出現了新型分子篩催化劑；開始大規模生產環境保護催化劑；生物催化劑受到重視。各大型催化劑生產企業紛紛加強研究和開發部門的力量，以適應催化劑更新換代周期日益縮短的趨勢，力爭領先，并加強對用戶的指導性服務，出現了經營催化劑的跨國公司。重要特點是 2.3.1高效絡合催化劑的出現

60年代，曾用鈷絡合物為催化劑進行甲醇羰基化制醋酸的過程，但操作壓力很高，而且選擇性不好。1970年左右出現了孟山都公司開發的低壓法甲醇羰基化過程，使用選擇性很高的銠絡合物催化劑。后來又開發了膦配位基改性的銠絡合物催化劑，用于從丙烯氫甲?；贫∪?。這種催化劑與原有的鈷絡合物催化

劑比較，具有很高的正構醛選擇性，而且操作壓力低，1975年以后美國聯合碳化物公司大規模使用。利用銠絡合物催化劑。從α-氨基丙烯酸加氫制手性氨基酸的過程，在70年代出現。這些催化劑均用于均相催化系統。繼鉑和鈀之后，大約經歷了一個世紀，銠成為用于催化劑工業的又一貴金屬元素，在碳一化學發展中，銠催化劑將有重要意義。一氧化碳與氫直接合成乙二醇所用的銠絡合物催化劑正在開發。絡合催化劑的另一重大進展是70年代開發的高效烯烴聚合催化劑，這是由四氯化鈦－烷基鋁體系負載在氯化鎂載體上形成的負載型絡合催化劑，其效率極高，一克鈦可生產數十至近百萬克聚合物，因此不必從產物中分離催化劑，可節約生產過程中的能耗。2.3.2 固體催化劑的工業應用

1966年英國卜內門化學工業公司開發低壓合成甲醇催化劑，用銅-鋅-鋁-氧催化劑代替了以往高壓法中用的鋅-鉻-鋁-氧催化劑，使過程壓力從 24～30MPa降至5～10MPa，可適應當代烴類蒸汽轉化制氫流程的壓力范圍，達到節能的目的。這種催化劑在70年代投入使用。為了達到提高生產負荷、節約能量的目標，70年代以來固體催化劑造型日益多樣化，出現了諸如加氫精制中用的三葉形、四葉形催化劑，汽車尾氣凈化用的蜂窩狀催化劑，以及合成氨用的球狀、輪輻狀催化劑。對于催化活性組分在催化劑中的分布也有一些新的設計，例如裂解汽油一段加氫精制用的鈀／氧化鋁催化劑，使活性組分集中分布在近外表層 2.3.3分子篩催化劑的工業應用

繼石油煉制催化劑之后，分子篩催化劑也成為 , 石油化工催化劑的重要品種。70年代初期，出現了用于二甲苯異構化的分子篩催化劑，代替以往的鉑/氧化鋁；開發了甲苯歧化用的絲光沸石(M-分子篩)催化劑。1974年莫比爾石油公司開發了ZSM-5型分子篩，用于擇形重整，可使正烷烴裂化而不影響芳烴。70 年代末期開發了用于苯烷基化制乙苯的ZSM-5分子篩催化劑，取代以往的三氯化鋁。80年代初，開發了從甲醇合成汽油的ZSM-5分子篩催化劑。在開發資源、發展碳一化學中，分子篩催化劑將有重要作用 2.3.4環境保護催化劑的工業應用

1975年美國杜邦公司生產汽車排氣凈化催化劑，采用的是鉑催化劑，鉑用量巨大，1979年占美國用鉑總量的57％，達23.33t（750000金衡盎司）。目前，環保催化劑與化工催化劑（包括合成材料、有機合成和合成氨等生產過程中用的催化劑）和石油煉制催化劑并列為催化劑工業中的三大領域。2.3.5生物催化劑的工業應用

在化學工業中使用生化方法的過程增多。60年代中期，酶固定化的技術進展迅速。1969年，用于拆分乙?；?DL-氨基酸的固定化酶投入使用。70年代以后，制成了多種大規模應用的固定化酶。1973年制成生產高果糖糖漿的葡萄糖異構酶，不久即大規模使用。1985年，丙烯腈水解酶投入工業使用。生物催化劑的發展將引起化學工業生產的巨大變化。此外，還發展用于能源工業的催化劑，例如燃料電池中用鉑載在碳或鎳上作催化劑，以促進氫與氧的化合.第三章 新型催化劑的開發與應用

3.1新型煉油與化工催化劑的研究

新型、高效催化劑的研制，是石油和化學工業實現跨越式發展的基礎。近年來，國際上有關催化劑的研究中，近50%的工作圍繞開發新型催化劑展開，且對其重視程度日益增加。另一顯著特點，是新型催化劑的開發與環境的友好密切聯系，即要求催化劑及催化技術生產生活必須品的同時，從源頭消除污染。從國際權威檢索系統收錄的研究論文數量來看，有關新型催化劑的報道自1990年至1999年至少增加了15倍，其中固體酸、固體堿、選擇性氧化等新型催化劑發展極為迅速。固體酸催化劑是近年來國際上發展起來的一類新型催化劑，因其可在酯化、烷基化、異構化等重要反應中替代傳統硫酸催化劑，并從源頭杜絕污染，從而成為發展勢頭最為強勁的一類新型催化劑。均相堿催化劑在化學品合成中占有相當比例，如環氧化物開環加成合成表面活性劑、酯交換制備精細化學品等，但因嚴重的污染問題對環境造成惡劣的影響。近年來，以固體堿替代傳統氫氧化鈉等液堿催化劑已成為必然的發展趨勢。由于對催化劑活性、經濟、環保的要求，煤液化催化劑的研究重點已經集中在超細粒分散型鐵基催化劑的制備與加入方式上，今后的研究課題仍需在用離子交換法引入催化劑的制備與加入方式上，今后的研究課題仍需在用離子交換法引入催化劑的方式、直接浸漬方法的改進、納米級氧化鐵和改性（硫化）氧化鐵的應用、低濃度的可促進鐵基催化劑活性提高 8 的金屬的加入等方面做工作。3.2新型汽車尾氣凈化催化劑研究

隨著汽車發動機新技術的應用及環保法規的日益嚴格，汽車尾氣轉化催化劑將呈一下發展趨勢。首先，為提高燃料燃燒效率和減少CO的排放，汽車發動機將逐漸采用貧燃技術。據有關報道，改發動機比常規發動機的燃燒經濟性高出20%~25%。由于氧氣過剩，因而將NOX還原脫出就成為一技術難題。目前正在研究的解決方案包括NOX捕集、選擇性還原和電熱催化劑等，該技術可望于近期在歐洲工業化。其次是設計發動機時能快速預熱的催化劑。在歐洲和北美，汽車排放污染物主要是在催化轉化器預熱之前的早期排放引起的。在今后數年中，美國、歐洲和日本將生效的更為嚴格的排放限制主要是針對啟動前20~30s尾氣的凈化。此外，汽車尾氣轉化催化劑生產商正致力于減少催化劑中的貴金屬含量。第三是消除H2S的排放。剛裝上催化轉化器的汽車在行駛時會產生難聞的氣味，這是由于催化轉化器中積累的硫以H2S的形式排出，目前合適的解決辦法正在研究之中。

3.3新型光催化劑的研究

20世紀70年代初的石油危機不僅帶來了光電化學的迅速發展，而且引起了對光催化劑領域的廣泛關注。近三十年來，由于在環境致力，太陽能轉換、臨床醫學等諸多方面的潛在應用，光催化及其相關技術得到了快速發展，尤其在污水處理和太陽能轉換方面得到了廣泛研究。

目前凈化水的技術有很多是借助于化學方法。光催化劑作為污水治理的新技術有以下優點：一是作為目前研究最為廣泛的高活性光催化劑TiO2可以吸收4%~5%的太陽光，且具有穩定性好、無毒、廉價等優點。二是除來源于空氣中的氧以外，不需要添加其他水溶性的氧化劑就可以分解有機污染物，原理上不需要添加其他化學藥品。三是同時進行氧化過程和還原過程。四是可以氧化其他高級氧化技術方法無法分解的穩定有機物。五是TiO2的殺菌作用是光催化劑的重要優點。

近年來，以日本、歐美為主的國家紛紛投入巨資和大量的人力進行相關的開發研究，每年都有大量的研究成果。據介紹，目前光催化劑開發的熱點主要是：非TiO2半導體材料的研究；混合/復合半導體材料的開發研究參雜TiO2催化劑；

催化劑的表面修飾；制備方法和處理途徑的探索等。

從光催化劑應用的前景來看，目前主要應用領域：一是TiO2涂層的自潔凈功能。將TiO2鍍在建筑材料、交通工具、室內裝修材料的外表，利用生活中的太陽光、照明燈光即能分解這些表層的污染物，雨水清洗即實現自潔功能。二是超親水性能用于制備防霧設備。如涂有超親水光催化性薄膜的玻璃遇到水氣時表面形成了均勻的水膜，所以鏡像保持清晰。三是空氣和水資源的凈化。水處理的分類有各種不同領域，如對上下水源的處理，工廠排水、農業的處理等在醫學方面用來消滅病菌和病毒也受到極大的關注。此外，光催化反應還在防腐、印刷、光儲存等諸多方面有著潛在的應用前景。

光催化要成為實用技術目前尚存在許多難點，如反應速度慢、量子效率低等，特別需要考慮污染物本身的特征以及可能產生有害的副產物。要想從根本上解決如上問題，關鍵是要改善催化劑已成為光催化劑研究的重要課題。利用多相光催化治理污染的過程不需要能源和化學氧化劑，催化劑無毒、廉價、反應物活性高、無選擇性。并且可能完全礦化有機物，破壞微生物。如果找到量子效率足夠高的光催化劑，該項技術將有十分廣闊的發展前景。3.4新型生物催化劑研究

生物催化劑技術是化學生物技術的一個組成部分，作為化學合成的一種手段或工具的重要性越來越大。消費者對新產品的需求、產業界要求提高收益并降低成本、政府和行政部門對加強管理的壓力以及新技術出現和科學發明等推動了生物催化劑的應用。精細化學品制造商不斷采用酶工藝制備手性中間體。美國的酶合成工藝正在向生產光性醫藥中間體的傳統合成工藝挑戰。目前使用的工業催化劑有青霉素?；浮⑻於浮⒘字浮鞭D移酶、富馬酸酶以及固定化大腸桿菌等。用工業生物催化劑生產的產品有L-苯丙氨酸、L-天冬氨酸、綜合氨基酸、L-亮氨酸、丙烯酰胺、L-蘋果酸、L-丙氨酸、6-氨基青霉烷酸、氨芐青霉素、頭孢氨芐等。目前生物催化工業已經產生重大影響。在傳統方面，微生物和酶工藝已經被用于生物衍生原料?，F在開始擴展到石油衍生材料領域，并且手性酶在有機藥品合成及柴油微生物脫硫中得到廣泛應用，在反應中作歧化劑。生物催化合成技術與傳統的有機化學過程相比，具有潛在的優越性，其選擇性好，效率高，生產費用低。酶催化可用于精細化學生產，范圍包括藥品和農用化學品。酶不僅 10

對天然物催化有效，并且可用于非天然物的崔化反應，其催化選擇性較高，可在常溫條件下反應，易用于處理廢料。將傳統的化學合成轉化為生物催化過程，具有費用大大節減和環境友好的優點，它可提高天然原材料的使用率。目前，杜邦等公司已注冊酶工藝生產1,3-丙二醇的專利。生產過程利用了不同碳水化合物一步發酵技術。該產品已應用于聚對苯二甲酸三甲酯類聚酯的生產。催化劑在我們的生活中已經是必不可少的化學試劑了，而且也在不斷的發展著，它在我們的使用中也在不斷的改進，它已經運用在我們生活的方方面面。

第四章 對我國催化劑研究的一些建議

4.1加快環保催化劑開發速度

我國環境保護形勢嚴峻,目前仍在繼續造成新的環境污染和生態破壞。根據環保的需要,應主要開發生產用于處理汽車尾氣的新型工業催化劑(特別是貴金屬含量少的),潔凈空氣燃料添加劑合成的新型添加劑,用于除去揮發性有機物和新的烴基化催化劑,以適應日益嚴格要求的環保形勢。4.2高分子聚合催化劑

高分子聚合催化劑是合成材料的核心技術,直接影響石油化工、機械電子、建筑材料(化學建材)、汽車工業等支柱產業有關材料的生產技術水平。目前我國合成材料雖然發展很快,但合成材料的數量和質量都滿足不了市場的需求,還靠大量進口,因此要加快聚合催化劑的研制,特別是高分子材料中最為重要的聚烯烴催化劑的研制。

4.3有機合成、精細化工催化劑

我國有機原料、原材料、中間體總的形勢是供不應求,質量不夠好,品種較少,難以形成系列,不少要靠進口。針對這種情況,建議開發的重點是:低碳飽和烴和烯烴芳構化及重芳烴輕質化得到輕芳烴的各種新工藝所需催化劑,以擴大長期緊缺的芳烴來源,通過脫氧和選擇性氧化等新型催化劑的研制開發,利用低碳飽和烴,以擴大有機原料來源;研制重要有機產品,精細化學品,精細化工原料及中間制備新型催化劑;改進現有基本有機原料合成及凈化催化劑或研制新一代高效催化劑,使其活性、選擇性、壽命均有較大幅度的增加.4.4新催化材料的研制及應用

新催化材料包括全新的材料和改進現有材料兩方面,范圍極廣。今后的重點是結合舊工藝改進和開發新工藝,研制具有我國特色的分子篩,強化二氧化欽載體催化劑的推廣應用以及新型氧化鋁、氧化硅、復合材料、雜多酸、固體酸(堿)、均相催化劑和酶的固定化載體的研制開發等。催化技術是“九五”化學工業優先發展的關鍵性技術,新型高效催化劑已列入國家專項支持的重點科技攻關項目,這為我國催化劑的研制開發及其產業發展創造了有利條件。

參考文獻

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致 謝

首先，非常感謝袁強老師在給我們耐心細致的講解了催化化學這門知識，他淵博的知識讓我欽佩，他在學術上的專注精神以及他個人在各個方面所展現出來的人格魅力同樣深深的影響著我。在這段時間，他向我傳授了大量的專業知識，培育了我從事化學研究的素質和能力。同時他嚴謹的治學態度、求實謙遜的工作精神、高尚的人格魅力將會是我終生學習的精神榜樣。還要感謝化學系的所有老師，他們不僅是我學習上的良師同時也是我人生的導師，他們向我傳授了大量的專業知識的同時還教給了我許多做人的道理，是他們的真知灼見給予了我很大的啟迪。再次我還要感謝貴州大學的一切，感謝母校貴州大學，給我提供一個良好的學習環境，感謝這里每一個給我幫助和帶給我感動的同學朋友，讓我最美好的四年青春歲月在這美麗的校園里過得豐富多彩。

在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請再次接受我誠摯的謝意!謹將此文獻給所有關心和幫助我的人!

材化101班

朱清元

2013年6月14日

第五篇：城市規劃原理課程論文（范文）

城市規劃原理課程論文

論文題目：中國城鎮化的道路的選擇

姓名： 班級： 學號： 專業：

學院：

指導老師：

日期：2013年4月20日

中國城鎮化道路的選擇

摘要：城鎮化既是社會經濟發展的必然，又是經濟加速發展的推動力；在加速城鎮化進程中存在種種誤區，并因此帶來諸多后遺癥，必須來取相應措施進行綜合治理。

關鍵詞：小城鎮化；小城鎮化道路選擇

發展小城鎮是一項系統的工程，應當統籌規劃，綜合清理。由于在當前小城鎮化建設中缺乏必要的理論支持，在小城鎮化道路的選擇上，陷人了種種誤區應當予以澄清，并采取相應對策。

一、誤區之一：建設小城鎮就是農田變作坊，瓦房變樓房 由此產生了小城鎮建設出現的以下幾種現象：

（一）亂占耕地，盲目建廠

有些鄉村不考慮當地的資源和人口素質等狀況，把耕地都建成了廠房；而廠房又建得像小作坊，建成后又無法良好運作。更有甚者，大搞運動，強迫農民出工出勞，“創造”城鎮，結果是毀了農業又造不起工業。

（二）不顧實際，拔苗助長

小城鎮的興起、發展、繁榮有其自身的規律，但是，某些地方把小城鎮建設當成“短平快”政績任務，只求形式上的農村變城市，比速度，比規模，比數量，甚至提出半年建成一座小城鎮，一年建成一座小城市。結果耕地變成建筑垃圾堆，鄉鎮市場變成基建工地，修幾條街道，蓋幾棟樓房，建幾個作坊，就算“大功告成”。殊不知，小城鎮建設不僅要有硬件—基礎設施和建筑物的興建，更要有軟件—城鎮管理機制的建立和完善切不操之過急

（二）布局混亂，規劃滯后

城鎮建設必須堅持規劃先行的原則，用今天的眼光來建設小城鎮，還不等小城鎮建設起來就已經落后。當前有不少地方的小城鎮建設仍然缺少規劃，甚至沒有規劃隨處可見“三無”城鎮，即規劃無特色、建筑無風格、環保無舉措。小城鎮建設成了“大雜燴”,生活區、生產區、休閑區全都在一塊商業區、娛樂區都往一個中心擠，垃圾無人清理，這對長遠發展十分不利。

二、誤區之二小城鎮建設就是把人口集中，讓農民進鎮

由于這種片面思想使某些鄉政府不用間接手段調節農民進鎮數量和速度，而是直接命令式的搬遷和盲目地鼓動、誤導結果又導致了下列現象的出現。

(一)盲目進城,大批失業

小城鎮建設需要大批農民進城,有些地方在城建時大力建市場,使農民進城后各就其位。但是也有一些地方人為造城,硬性指派遷人城鎮追求“聚集效應”。既沒有考慮農民進鎮后的就業問題,又不在改善經營環境、培育市場主體、舉辦實業上下功夫,而僅僅在造聲勢上做文章。造成進城農民生計無著落，成為影響社會安定的潛在因素或出現農民退鎮返村。

（二）浪費土地，耗費資金

離土不離鄉的農村“農民工”,一旦被劃成市民，就在自家地上建起了住宅，占地少則七八分，多則一畝，大大浪費了可居住面積，而住宅一旦建成，便是積重難返，阻礙了小城鎮的進一步發展。同時，盲目進鎮的農民自發興辦的非農產業，由于資金分散難以形成一定的規模效益，從而使資金的使用成本增高，增值率降低。所以興辦小城鎮應是在政策推動下，鄉鎮企業集中到一定程度，農村自覺有序地流人城鎮，而不應當是利用行政手段“建鎮”。

（三）保險滯后，缺乏保障

農民離開土地進人小城鎮面臨務工經商的壓力。一方面，勞動力轉移制度不健全，現行政策，戶籍制度，土地經營制度等改革不配套，使本來就脆弱的農民承擔了完全的市場風險。另一方面，對小城鎮的社會保障和生活服務體系，如住房制度、醫療制度、就業制度、教育制度和社會保障制度等，都還存在一定的缺陷，造成進城農民的社會保障“斷檔”。農民的后顧之憂不能較好地解除，是小城鎮建設中一個亟待解決的問題。

三、誤區之三：效率的“絕對”優先

一切以經濟建設先行,其它的以后再慢慢考慮,于是忽略得最多、政府最無暇顧及的是—環境。如果在發展小城鎮的一片呼聲中，引進嚴重污染的項目，雖然工廠暫時“冒了煙”,機器“轉了圈”,一旦造成污染影響了生態平衡，達到人們無法接受程度，再反過來治理污染那就要花很大的代價，將遠遠超過污染項目本身所產生的效益。

四、走出誤區的若千思路

由“村落”改變為標志人類文明的“城市”是一種巨大的進步，是自然與人類，落后與文明，“自在”與“他在”的激烈碰撞，須正確處理好各種碰撞和沖突。先哲先賢有“天時，地利，人和”之說，小城鎮建設也應“天時”之要求，擇“地利”而為之，更為重要的是，人作為小城鎮建設的主體，必須樹立人與自然協調發展的觀念，探索實現城鎮化的正確道路，避免再現城市發展以破壞自然生態環境為代價的悲劇。

（一）應該明確村鎮發展的方向不能是絕對城市化

因為相對城市而言，村鎮均是地域范圍較小的居民點，它不可能具備多元化的現代功能。更主要的是它負有人類生存不可缺少的種植業和養殖業的經營任務。小城鎮的根本目的在于在鄉村和城市間建起技術，信息、資金流通的渠道和橋梁，為農業的現代化提供動力。

小城鎮能否持續發展主要取決于三個因素：（1）能否同當地的社會經濟條件相適應；(2)能否吸引城鄉生產要素的適當集中；(3)能否帶動周邊地區的社會經濟發展。這就決定了小城鎮建設必須結合各地的實際情況統籌規劃。從宏觀上講，小城鎮的布局必須科學合理，應根據本地的實際情況，諸如人口、資源、交通、通訊、經濟結構特點以及市場發展前景等建設小城鎮，不能根據現在的行政區劃,鄉鄉建鎮，一哄而上，遍地開花，不切實際地貪多求快，否則會造成資源的浪費和效益的下降。同時，應當修訂設鎮標準，增加對建鎮的外部環境、服務設施等指標的考核。根據以前設鎮中出現的基礎設施滯后和盲目攀比等問題，需要增加硬環境指標，以便依法對設鎮質量和數量進行調控。同時制定產業政策鼓勵輕工業、服務業、旅游業的發展，限制重工業和帶污染項具的開發。

（二）改革投融資體制，實行主體多元化

以前的小城鎮主要依靠政府的投人，但由于財政壓力大，各級政府用于小城鎮建設的資金非常有限，因而難以支撐大范圍的小城鎮發展，在今后的小城鎮建設中，各級政府給予資金支持仍是必要的。但政府資金的投放重點應當集中到諸如供水、供電、交通、通訊等基礎設施的建設上，以使有限的財政資金得到集中利用。除政府支持之外，解決小城建設資金問題的根本之道是要逐步建立小城鎮建設的多元投資體制，吸收各種投資主體參與小城鎮的綜合開發。其中包括各類開發公司、工商企業和城市廣大居民尤其要注意吸引農民參與進來。

（三）小城鎮的發展要同體制改革結合起來

小城鎮的建設從一開始就應注意使經濟和社會管理的方方面面都按新體制運作，避免出現“新城鎮，舊體制”的現象。應當在以下幾個方面進行改革：（1）改革土地制度杜絕土地無償使用。一方面要從保護耕地出發，制定農村非農用地規劃，以利于小城鎮發展過程中土地的集約使用。另一方面還要探索農民進城身份轉變后原有耕地使用權的流轉制度，以利于提高農業勞動力的生產效率。（2）城鎮戶籍制度改革。應大力推進小城鎮的戶籍改革，對于有穩定收人、穩定就業和穩定居住場所的遷移人口應允許登記本地常住人口，并逐步實現城鄉戶口的一體化管理，取消就業的歧視性政策限制，為農民進入城鎮創造條件。（3）社會保障制度改革。目前全面實行社會保障的條件尚不成熟，現實的最佳選擇是對進人城鎮而無城鎮戶口的農民的耕地承包權進行一定時限的保留，以此作為他們的基本生活保障，為進入城鎮的農民解決后顧之優。

（四）小城鎮的發展要同農村二、三產業的發展進程相協調 小城鎮的發展離不開農村二、三產業的發展，而農村二、三產業的主要推動力量來自鄉鎮企業。因此應把鄉鎮企業和發展小城鎮結合起來，制定相應的政策措施，鼓勵分散在村里的企業逐步搬遷到城市來，吸引社會各方面的力量到鎮上來辦企業。

（五）小城鎮建設與發展必須走可持續發展道路

要與自然環境，資源環境友好相處，使之步人良性循環、協調發展的軌道，最根本的就是要確立“人是自然之子”的現代生態觀念，承認自然界本身具有發展權。人類社會的發展必須充分考慮自然成本。進一步說，在行為準則方向上應當要求一個地區的社會經濟發展都要注意代際平等和代內平等，體現整體長期發展。代際平等指當代人的發展不能以損害后代人的發展為代價；代內平等是指任何地區的發展不能以損害別的地區的發展為代價。小城鎮作為開發的熱點，在保持一個比較高的發展速度的同時，還應當考慮小城鎮的發展后勁和發展的均衡性問題。具體地來說，要建立一個資源節約型的經濟體系，包括：農業生產以節地節水為中心；工業生產以節能節材為中心；生活服務以適度消費為中心。

環境保護方面要加強城鎮環境綜合治理，改造現有生產技術，走“潔凈生產”和“綠色技術”的道路，謀求資源開發，加工，消費與還原的良性循環；大力值樹造林，推廣生態農業；保護水資源，控制大氣污染和防止噪聲污染，引進治理污染工程和凈化技術。

總之，小城鎮發展方向的主導因素是人，當人的發展目標與自然發展目標相協調時，人才能最終享受到文明的生活環境，才能健康地生活下去。所以，在城鎮建設中必須樹立起一種生態理念，即：系統內耗的最小化系統擴張的理性化，系統與外部環境的協調化。

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