第一篇：催化原理课程论文
催化原理
课程论文
论文名称：合成氨催化剂
姓
名：彭亮
学
号：1505120623
专业班级：应用化学1202班
合成氨催化剂
摘要
合成氨工业是化学工业的支柱产业，在事关国民经济的诸多领域中都占有举足轻重的地位。合成氨工业离不开催化剂，因此合成氨催化剂的选择对于实现节能减排、提高经济效益具有巨大影响。文章对多种典型合成氨催化剂进行了综合介绍，对合成氨催化剂的前景进行了展望。
关 键 词
合成氨；催化剂；应用；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
合成氨催化剂自1905年被哈伯发现以来，至今已经对化肥、硝酸、铵盐、纯碱等行业的发展起到了极大的推动作用。合成氨工业离不开催化剂，因此合成氨催化剂的选择对于实现节能减排、提高经济效益具有巨大影响，但是也必须意识到，合成氨工业在实际生产中也耗用了大量能源，因此在全球性气候灾害日益加剧的今天，如何对现有催化剂进行改进，以提高合成氨工业的综合效益，需要付出很大的努力。
一、催化剂合成氨的反应机理
热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成一NH、一NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。
在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335KJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126KJ/mol一167KJ/mol，第二阶段的反应活化能为13KJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。
二、氨催化剂的种类
铁基合成氨催化剂
氨合成催化剂是合成氨工业的核心内容。传统的合成氨催化剂于 20 世纪初由德国 BASF 公司研制开发，主要由磁铁矿组成，其中加入少量不可还原氧化物，如 K、Ca、Al 等作为促进剂，即构成了一系列不同型号的催化剂。
1、Fe3O4基传统熔铁催化剂
1913 年，Harber 和 Mittasch A 等成功开发了铁基合成氨催化剂之后，人们对此进行了极其广泛和深入地研究，并且这些研究在一定程度上推动了多相催化科学和表面科学的发展。
早在合成氨催化剂研究的初期，研究人员就发现用天然磁铁矿还原得到的催化剂效率远优于其它铁化合物。随后根据Almquist等人所确定的纯铁催化剂的活性与还原前氧化度之间的关系，人们通过大量实验发现了经典的火山形活性曲线，沿袭这一结论，得出了铁比值与熔铁基合成氨催化剂的性能有着密切的关系。通常认为以Fe3O4为母体的催化剂具有的活性最高，并且到目前为止，世界上所有工业氨合成铁催化剂，无一例外，其主要化学组成都是Fe3O4。
磁铁矿中所添加的促进剂的量虽然不多，但是对于提高催化剂的活性具有重要意义。目前得到应用的促进剂的研究包含三类：碱金属、氧化钴、稀土金属。其中，铁基合成氨催化剂添加稀土金属后，如 CeO，富集于催化剂表面，不仅大大提高了催化剂的活性，而且也能在很大程度上提高催化剂的寿命。1979 年，英国 ICI 公司首先研制成功了含有稀土元素的 Fe-Co 催化剂，又称74-1 型含钴催化剂，并且还将其应用于 ICI-AMV 工艺中。目前的研究发现，试图通过添加其它的稀土氧化物来改善催化剂的性能，使其活性超过Fe-Co催化剂已经变得相当困难。
2、亚铁型氨合成催化剂
FeO 具有化学非整比性、氧化性和亚稳定性。在常温下 FeO的氧化反应和歧化反应速度很缓慢。含多种助剂的 Fe1-XO 基催化剂在动力学上是稳定的，母体中只有一种铁氧化物（Fe1-XO）和一种晶体结构（Wustite），只有维氏体单独存在于催化剂中时才具有高活性。研究发现具有维氏体（Wustite，Fe1-XO，0.04≤x≤0.10）相结构的氧化亚铁基氨合成催化剂具有最高活性，否定了磁铁矿（Fe3O4）相还原得到的催化剂具有最高活性的经典结论，在合成氨催化剂的研究和发展过程中具有里程碑的意义，同时对新型合成氨催化剂A301和ZA-5的开发提供了重要的指导意义。
3、铁钻型催化剂
王文祥等人以Fe3（Co）12为母体,以活性氧化铝或活性炭为载体制备了负载型氨合成催化剂。在15MPa、400℃以上表现出很高活性,但低温、常压下几乎无活性。与Ru3（Co）12以和RuCl3·xH2O为母体的负载催化剂相比,负载钉催化剂在低温常压下即显活性,且以RuCl3·xH2O为母体比以Ru3（Co）12为母体的负载钉催化剂活性高。
A201型催化剂是一种低温活性合成氨催化剂其主要活性组分是金属铁,催化剂中铁含量为67%、70%,，Fe2+/Fe3+摩尔比为0.45、0.6催化剂中含1.0%、1.2%的CoO助剂，也含有Al2O3、K2O、CaO等，这种催化剂易还原，良好的耐热性抗毒性，机械强度高，低温活性较好。这种催化剂以独特的配方及先进的生产工艺，熔融技术进行生产，优质品率为100%，在相同生产条件下，使用Al2O1型催化剂的氨合成系统生产能力可比系列熔铁型催化剂提高5%-10%，是合成氨厂节能降耗，增产节支的有效措施之一。
钌基合成氨催化剂
有关钌基催化剂的报道是Zenghelis和Stothis于20世纪30年代发表的，但当时其活性不如熔铁催化剂，些后相当长一段时间再未见到这方面的研究发表。直到1972年 Ozaki等又有新发现，以金属钾为促进剂、活性炭为载体的钌基催化剂对氨合成有很高的活性，由此，打开了钌基催化剂研究的新领域。继之，日本、俄罗斯、英国、美国、意大利等国家的科研人员投入大量的精力和物力进行钌基催化剂的研究，以期用钌基催化剂取代铁基催化剂。这种催化剂的开发成功是合成氨工艺的一个重大进步, 它对合成氨工业降低生产成本, 降低能耗有着十分重要的现实意义。BP公司和凯洛格(Kellogg)公司合作，经过10年的共同努力, 1990年10月Kellogg宣布第一个以钌基催化剂为基础的Kellogg Advance Ammonia Process(KAAP)工艺流程开发成功, 并在加拿大Ocelot制氨公司建厂进行工业化生产。研究和开发钌基催化剂及其它非铁基催化剂是合成氨催化剂的一个发展方向，但是金属钌是稀有贵金属，因此推广使用钌基催化剂并非易事。
另外, 还有一些关于钌基催化剂的重要研究成果，德国鲁尔大学(Rubr)开发了 Ba-Ru/MgO 催化剂, 具有较高的活性和稳定性;丹麦托普索(Topsoe)公司也开发了含钌合成氨催化剂。在这些研究中，以镁铝尖晶石和高表面积石墨为载体的钌系催化剂显示出较高的活性，但是在工业条件下，其稳定性还存在一些问题，有待于解决。近年来，以Ba 为促进剂，BN为载体的钌催化剂得以成功开发，它具有前所未有的活性和稳定性。BN 具有与石墨相似的结构，在所有的加氢反应中都很稳定，是一种高温电阻绝缘材料。在特定的反应条件下(温度、压力、H2/N2比、氨浓度等)可选择合适的 BN表面积、钌负载量、助剂及浓度、颗粒大小与密度，以获得最佳的 Ba-Ru/BN 催化活性;而且采用类似处理Ba-Ru/MgO 催化剂的处理方法来回收 Ba-Ru/BN催化剂，这无疑大大降低了使用这种催化剂的成本，为它的工业化应用打下了基础。
纳米合成氨催化剂
根据气固相反应理论, 金属晶格缺陷越多, 比表面积越大, 活性中心越多, 其催化性能就越好。所以, 勿庸置疑, 随着纳米微粒粒径的减小, 表面积逐渐增大, 吸附能力和催化性能也随之增强。由此来看, 纳米微粒催化剂也应是合成氨催化剂的一个研究方向。在实验室研究中, 人们利用各种方法已经研制出了纳米 Fe3O4、纳米 Fe2O3、纳米 CuO、纳米NiO、纳米 ZnO、纳米 MoO3等纳米微粒催化剂, 它们是合成氨过程中制气、脱硫、变换、精炼、合成等几道工序需要用到的催化剂。虽然它们具有良好的催化活性, 但是大部分还只停留在实验室阶段, 离实际应用还有相当一段距离。
纳米催化剂的选择性要比普通催化剂平均高5～10 倍, 活性高2～7倍, 如果这些催化剂能成熟地应用于合成氨工业中, 必将使它发生一场技术性的革命：系统的反应温度和压力将大幅度降低；设备的投资和占地面积将大幅度减少, 工艺流程或许会变得更加简单；产量和效益将大幅上升。
过渡金属氮化物催化剂
过渡金属氮化物是一类金属间充型化合物，兼具有共价化合物、离子晶体和过渡金属的性质。在基本不破坏氧化物前驱体晶体结构和严格的氮化条件下，氧化物前驱体通过程序升温氮化经由“局部规整反应”制备出高表面积的过渡金属氮化物。它的表面性质和催化性能类似于Pt和Rh等贵金属元素，被誉为“准铂催化剂”。Claus通过理论推算和实验证实，N2在Co-Mo上比Ru更容易解离。在低氨浓度的条件下，双金属氮化物Co3Mo3N 的氨合成催化活性比Ru更高。Aika 的研究表明，在400℃、常压条件下，Co3Mo3NNi3Mo3N、Fe3Mo3N的氨合成活性高出氮化钼催化剂数倍。尤其是Co3Mo3N 催化剂，在 600℃下经过6h的氢氮混合气处理后，其活性高达652μmol/h/g；添加了碱金属Cs后，Co3Mo3N 氨合成活性又提高了50％，远远高于K、Al促进的铁基催化剂。光催化合成氨O.A.Ileperuma等人对Mg掺杂的TiO2光催化合成氨进行了研究，发现最佳的掺杂质量分数为2％～4％、pH值为
10、在 500℃下加热 2h。后来，O.A.Ileperum 等人又报道了金属Ce、V 掺杂的TiO2光催化行为，发现掺杂Ce、V比掺杂其他类似金属的产量要高；光催化以资源丰富的水为氢源，以太阳能为能源，具有成本低廉的优点，但转化效率比较低。
电化学合成氨
合成氨反应是一个体积减小的放热反应，要使反应的转化率提高就必须保持较高的反应压力并降低反应温度，但是反应温度低，反应速度就很慢，这是合成氨反应的热力学限制。为了突破热力学上的限制，George Marnellos和Michael Sroukides研究了以 Pd 为电极,SrCe0.95Yb0.05O3为高温质子导体，在 570℃、常压下电化学合成氨，该反应过程是使N2和质子态的H+反应生成氨，转化率高达78％以上。但该法消耗大量电能，且高温质子半导体材料由稀有金属组成，经济上不可行。
酶催化合成氨
T.H.Rod 等人对模拟生物固氮酶催化合成氨的机理进行了研究，认为模拟生物固氮酶 MoFe7S9可在常温、常压下合成氨，此反应过程不涉及N-N键的断裂过程，以分子态的氮直接与质子态的氢反应合成氨，从而突破了热力学上的限制，使得常温、常压下合成氨成为可能。但是要真正实现这一反应过程还有一些潜在的问题需要解决。此外，Schultz-Ekloff在 400～500℃、常压下考察了碳化钨在合成氨反应中的催化性能。
其它合成氨催化剂
丹麦哈尔多托普索研究实验室的研究人员研制成功可替代传统铁催化剂的系列产品。研究表明，在工业条件下，三元氮化物如 Fe3Mo3N、Co3Mo3N和 Ni2Mo3N 用作合成氨催化剂时活性高稳定性好。另有研究发现，若在 Co3Mo3N催化剂中加入 Cs，其活性高于目前所使用的熔铁催化剂。据报道，在相同操作条件下，其活性为传统铁催化剂活性的2倍。由此可以看到，在科研工作者的不断努力下，新型高效的催化剂不断地被研究出来，为社会的可持续性发展作出了巨大贡献。
三、发展展望
经历了科学家们近—个世纪的研究，合成氨催化剂技术可以说已相当成熟，但是传统的熔铁催化剂不符合低能耗的发展趋势，而钌基合成氨催化剂的价格昂贵，又不容易普及。作为世界人口最多的农业大国和世界上最大产氨国，合成氨工业对于我国国民经济的发展具有重要的战略和现实意义，为适应合成氨低温低压节能降耗工艺的要求，氨合成催化剂的研究从未间断，作为大学生的我们要拥有崇高的使命感，努力学习科学知识，为国家的科学事业贡献出自己的力量！
第二篇：催化原理模拟题(开卷)
中国地质大学（北京）继续教育学院2013年03课程考试
《催化原理》模拟题（开卷）
相对原子质量：H：1C：12O：16Cu：64Zn：65一．单项选择题
1．下列物质中，属于强电解质的是（B）．．．．
A．铜
B．硫酸钡C．一水合氨
D．酒精
2．下列变化过程中，需要吸热的是（D）
A．生石灰与水混合B．天然气燃烧 C．浓硫酸溶于水D．干冰气化
3．用石墨电极电解下列溶液，阴、阳两极均产生气体且气体物质的量之比为2∶1的是
(B)A．食盐水
B．硫酸钠溶液
+
C．硫酸铜溶液
－
D．氯化铜溶液
4．下列离子方程式正确的是(A)
A．碳酸的电离：H2CO3H + HCO
3B．将金属钠放入水中：Na + 2H2O ＝ Na++ 2OH－ + H2↑ C．碳酸钠水解：CO3
+
2－
+ 2H2O ＝ H2CO3 + 2OH
3+
－
D．向氯化铝溶液中加入过量的烧碱溶液：Al．．．
－
+ 3OH ＝ Al(OH)3↓
D．NaOH固体
－
5． 为了配制NH4的浓度与Cl的浓度比为1∶1的溶液，可以在NH4Cl溶液中加入适量(C)
A．浓盐酸
B．NaCl固体
C．浓氨水
6．下列说法正确的是（A）
A．镀层破损后，白铁皮(镀锌铁板)比马口铁（镀锡铁板）更耐腐蚀 B．埋在潮湿地下的铁管道比地上的铁管道更耐腐蚀
C．钢铁发生析氢腐蚀时，正极上发生的电极反应式为：Fe-e= Fe D．在钢铁表面涂上一层油漆，不能达到防止钢铁锈蚀
7．常温时，一种pH＝3的酸溶液和一种pH＝11的碱溶液等体积混合后，溶液呈酸性。其原因
可能是（B）
A．浓的强酸和稀的强碱溶液反应C．等浓度的弱碱和强酸溶液反应
B．浓的弱酸和稀的强碱溶液反应 D．生成了一种强酸弱碱盐
－
3+
8．银锌（Ag—Zn）可充电电池广泛用做各种电子仪器的电源，电解质为KOH。其电池总反
放电 应式为Ag2O + Zn + H2O2Ag + Zn(OH)2，下列说法正确的是(C)
A．放电时Ag2O参与反应的电极为负极 B．放电时正极附近的pH逐渐减小
C．充电时阴极的电极反应为：Zn(OH)2 + 2e－ ＝ Zn + 2OH－ D．充电时每生成1 mol Ag2O转移1 mol电子A．2K+中的2表示钾离子的个数是2B．Cu中的2表示铜的化合价是+
2C．C2H5OH中的2表示一个乙醇分子中含有的碳原子数是2
第1页（共5页）
2+
充电
9．对下列化学用语中2的含义叙述不正确的是(D)
D．CO(NH2)2：中括号外的2表示一个尿素分子含有的NH2原子团数是2
10．有40G质量分数为5%的CaCL2溶液，若将其质量分数增加到10%，应采用的方法是（C）
A．把溶剂蒸发掉一半B．加入40G质量分数为20%的CaCL2溶液 C．把溶剂蒸发掉20GD．加入2GCaCl2固体 11．下列说法正确的是（C）
A．为了节省药品，实验结束后应将剩余药品放回原瓶 B．为了皮肤消毒，涂抹酒精药液越浓杀菌消毒效果越好 C．食醋中约含3～ 5%的乙酸
D．氢气还原CuO后，试管里残留固体可用稀盐酸除去
12． 现有一块北方盐湖结晶析出的白色晶体．可能含有Na2CO3、Na2SO4、NaC1中的-种或几种，为了证明其成分，加入试剂的正确顺序为(B)
①加水溶解 ②加入足量的硝酸钡溶液 ③加入足量硝酸 ④加入硝酸银溶液A．④②③①B．①③②④C．④②①③D．①③②③ 13．下列家庭小实验不能成功的是(D)
A．用铅笔芯的粉末使锁的开启变得更灵活
B．用纯碱和醋作用生成的气体来熄灭烛光
C．用盐酸、石灰水证明鸡蛋壳的主要成分含有碳酸盐 D．在煤炉上放一盆水来防止煤气中毒
14．在制取下列物质的实验设计中，理论上正确，操作上可行，经济上合理的是（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.填空题
1． 25℃时，有下列五种溶液：
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固体的饱和AgCl溶液 请根据要求填写下列空白：
（1）溶液④呈碱性（填“酸性”、“碱性”或“中性”），其原因是
2－－－
（2）在上述①至④四种溶液中，pH由大到小的顺序为②④①③﹝填序号﹞（3）将该温度下a mL的溶液②与b mL的溶液③混合，所得混合溶液的pH=7，则a:b =
1（4）若溶液④和Al2(SO4)3溶液混合，观察到有白色絮状沉淀和无色气体生成，该反应的离
子方程式为2Al3+2-（5）若在溶液⑤中分别放入：A、100mL蒸馏水中；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盐酸溶液中。充分搅拌后，银离子浓度最小的是C（填序号）．．
2． SO2的催化氧化是工业制取硫酸的关键步骤之一，该反应的化学方程式为：
2SO2+O
22SO3，H<0。
请回答下列问题：
（1）判断该反应达到平衡状态的标志是bc（填字母）。
a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等（2）当该反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高SO2平衡转．．．．
化率的是bd。（填字母）
a．向装置中再充入N2b．向装置中再充入O2c．改变反应的催化剂d．降低温度
（3）将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1 L的密闭容器中，在一定条件下
达到平衡，测得c(SO3)＝0.040 mol/L。计算该条件下反应的平衡常数K和SO2的转化率(不必写出计算过程)。
①平衡常数K=1.6×103； ②平衡时，SO2的转化率α(SO2)=80%。
SO32－＋H＋，（4）SO2尾气常用饱和Na2SO3溶液吸收，减少SO2气体污染并可得到重要的化工原料NaHSO3。
已知NaHSO3溶液同时存在以下两种平衡：①HSO3－②HSO3－＋H2O
H2SO3＋OH－；常温下，0.l mol/L NaHSO3溶液的pH<7，则该溶液中
c(H2SO3)＜c(SO32－）（填“>”、“=”或“<”)。
3．物质的有关用途：①作调味剂 ②制肥皂和造纸 ③作电极 ④改良酸性土壤 ⑤蒸馒头的除去面团发酵生成的酸 ⑥填充气球 ⑦配制农药波尔多液⑧复合肥料
请将上述用途的序号填入下列相应物后面横线上：（1）③（2）⑦（3）①（4）②（5）⑥（6）⑤（7）④⑦（8）⑧
(1)石墨 ；(2)胆矾 ；(3)氯化钠 ；(4)烧碱 ；(5)氢气 ；(6)纯碱 ；(7)消石灰；(8)硝酸钾。
4．日常生活中，用于保护钢铁样品（如自来水等）所使用的银粉实际上是金属Al的粉末；家用热水瓶内胆壁上的金属是Ag；温度计中填充的金属是Hg。
三.实验题
1．酸碱中和滴定是中学化学常见实验。
某同学欲测定某浓硫酸样品的物质的量浓度，进行了以下实验操作： A．冷却至室温后，在100mL容量瓶中定容配成100mL稀硫酸。B．量取20.00mL稀硫酸于锥形瓶中并滴入几滴指示剂。．．．．．．．
C．将酸式滴定管和碱式滴定管用蒸馏水洗涤干净，并用各待盛溶液润洗。D．将物质的量浓度为1.50 mol·L－1的标准NaOH溶液装入碱式滴定管，调节液面记
下读数V1。
E．继续滴定至终点，记下读数为V2。
F．在锥形瓶下垫一张白纸，把锥形瓶移到碱式滴定管下小心滴入NaOH标准溶液，边
滴边摇动锥形瓶。
G．量取浓硫酸样品5 mL，在烧杯中用蒸馏水溶解。．．．H．重复以上实验。请回答下列问题：
（1）该实验正确操作步骤的顺序为 G→ A →C→B→D→F→E→ H
（用编号字母填写）。
（2）量取5mL浓硫酸的仪器是量筒；量取20.00mL稀硫酸的仪器是 酸式滴定管。（3）选用的指示剂是酚酞或甲基橙
。滴定过程中，视线应注视 锥形瓶中溶液颜
色的变化；判断到达滴定终点的现象是 溶液由无色变成红色（或溶液由红色变成橙色）且30s内不褪色；读数时，视线应相平于（填“高于”、“低于”或“相平于”）溶液凹液面的最低处。（4）下表是实验测得的有关数据：
滴定 序号 ① ②
待测稀硫酸 的体积(mL)20．00 20．00
所消耗NaOH标准溶液液的体积(mL)
V1 0．50 6．00
－
1V2 22．60 27．90
请计算出该浓硫酸样品的浓度为16.5mol·L(不必写出计算过程)。．．．
2.„„有一些花的颜色是红的、蓝的或紫的：这些花里含的色素叫花青素。花青素遇到酸就变红，遇到碱就变蓝„„(摘自：仇春霖《万紫千红的花》)·
小红在阅读此段文字后，做了如下家庭实验：将一朵紫色喇叭花泡在肥皂水里，喇叭花很快就变成了蓝色。她又将另一朵紫色喇叭花泡在家庭厨房里的某种调味品中，喇叭花变成了红色。请你根据以上实验现象回答：
(1)肥皂水的PH大于7(填大于;小于或等于;)；(2)小红选用的调味品可能是白醋；
(3)喇叭花汁液的性质与化学实验室中常用的紫色石蕊性质相似。3.阅读短文，回答问题：
人工降雨是怎么回事?利用碘化银进行人工降雨，其主要原理就是运用了冷凝催化剂机制。具体地说，就是利用高炮，将碘化银炮弹发射到高空云团的零度层以上，利用碘化银在高 空分解生成银单质和碘单质，形成人工冰核。这些冰核经过水汽凝聚，形成冰晶。冰晶发展到一定的程度，它们将通过零度层下降，之后融化，形成雨滴。
今年春天，同安和金门发生了严重的旱灾，5月14日，市使用了500发碘化银炮弹，实现了人工降雨30～50MM，大大缓解了灾情。
另查资料知：碘的元素符号为I，其常见化合价为-1价，碘单质化学式为I2。(1)写出碘化银分解的化学方程式。2AgI＝2Ag十I
2(2)分析上述人工降雨过程中发生的变化，将其中的物理变化和化学变化各举一例。物理变化：水汽凝华，又形成了冰晶。化学变化：碘银分解(3)写出另外一种可用于人工降雨的物质名称。CO2
(4)请你提出一个解决市用水危机的预防性方案。A．从保护水源的角度：保护水源； B．从节约用水的角度：如节约家庭和工业用水；利用海水冲厕等；C.从废水的综合利用：如家庭或工厂废水的循环使用；D．从水资源的开发：如海水的淡化等；E．从人工增雨的技
术开发：研究人工增雨；F．从保护环境上：植树造林等。
4.按下列化学反应基本类型依次填入四个化学方程式，要求后一个反应的反应物中必须含有前一个反应的生成物。
（1）分解反应： H2O 2H2↑+O2或 Cu(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑（2）置换反应： H2+CuO Cu+H2O或H2+CuO Cu+H2O（3）化合反应： CaO+H2O=Ca(OH)2或2Cu+O2 2CuO
（4）复分解反应： Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O或 CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
四.计算题
1.为了对海水的氯化物（假设以NaCl计算）进行成份分析，甲、乙、丙三位同学分别进行实验，他们的实验数据如下，请仔细观察分析，回答下列问题：甲 乙 丙
所取海水样品的质量（G）100 50 50 加入AGNO3溶液的质量（G）50 50 75
反应后所得的沉淀物的质量（G）1.435 1.435 1.435(1)上述实验中两种溶液恰好完全反应是哪一个?
(2)计算海水中的氯化钠的质量分数是多少?(最后结果保留3位有效数字)解：（1）乙
（2）设50 G海水中含NACL质量为X NACL + AGNO3 = AGCL↓ + NANO3 58.5 143.5 X 1.435G X=0.585G
NACL质量分数 = 0.585G/50G*100% =1.17%
第三篇：催化原理总结
第一章
1.催化反应的三个特征 2.催化反应三种分类 催化剂两种分类
3.固体催化剂四种组成
助催化剂四种结构和载体的五种作用 催化剂的微观结构
4.催化反应性能的三个标准 5.多相催化反应的七个步骤 第二章
物理吸附和化学吸附的区别 物理吸附和化学吸附位能曲线 解离吸附和谛合吸附的概念
化学吸附态（H2,O2,CO,烯烃，炔烃）吸附等温线（五种）
Langmuir吸附等温方程推导（单分子，多分子）BET方程推导催化剂比表面 测定比表面的方法（N2吸附）
催化剂密度（真密度，假密度，比孔容，孔隙率，平均孔半径，孔径分布）扩散（Kundsen扩散）第三章
3.1酸碱催化剂的应用和分类（了解）3.2酸碱定义及酸碱中心的形成L酸和B酸定义；
单元氧化物L酸吸水转化为B酸
Tababe二元氧化物酸中心形成机理（Ti6Si4)3.3固体酸性质及其测定
H0的定义（H0=pKa+log(CB/CBH+）
TPD法和IR法测定酸中心 固体超强酸（H0<-10.6)3.4 酸碱催化作用及其催化机理 特殊酸碱催化（反应的速控步）
Bronsted规则ka=GaKaα 碳正离子的形成和反应规律 酸中心类型与活性选择性的关系 3.5 沸石分子筛
四个结构；四个类型分子筛
沸石分子筛酸中心形成的四种机理 沸石分子筛的择型催化作用及影响因素 催化裂化与热裂化的区别 第四章 4.1 金属催化剂的应用及特性（具有d带电子的元素）4.2 金属催化剂的化学吸附
以d电子解释金属催化剂的吸附热
（未结合d电子数越大，吸附热大，强吸附Fe； 未结合d电子数少，吸附热小，弱吸附Pt）
2.电子逸出功，电离势概念；两者与化学吸附的关系 3.化学吸附和催化活性的关系
(中等强度的吸附）88页图4-2 4.3金属催化剂电子因素与催化作用的关系 能带理论(金属原子紧密堆积，原子轨道重叠，分立的电子能级扩展为能带）
d带空穴（可以由磁距测得）
d带空穴需要适应反应电子数目的转移 价键理论;金属原子的共价键由杂化轨道构成
d%：d轨道占有杂化轨道的比例(Ni,30%d2SP3;70%,d3SP2)
d%越大，d带空穴越少；
d%增大，吸附热变小，吸附强度变低。4.4金属催化剂晶体结构与催化作用的关系 晶格，晶格参数和晶面的概念 晶体对催化作用的影响
几何角度：吸附位，键长和键角 能量角度：q=s/2 晶格缺陷引起催化活性变化（了解）4.5负载型催化剂
分散度的概念；分散度与晶粒大小的关系
结构敏感反应（C-C,C-O)结构非敏感反应（C-H)金属与载体的相互作用（实验证明的思路）溢流现象及其应用 4.6合金催化剂
几何效应和电子效应对催化反应活性的影响。
(Ni-Cu和Pd-Au)4.7金属催化剂催化作用的典型剖析
合成氨催化剂的助剂(Al2O3,K2O,CaO等）
Ag为乙烯环氧化反应催化剂的机理 催化重整反应对双功能催化剂的要求 第五章
1.过渡金属氧化物催化剂的结构类型,应用及其特点 2.导体、半导体、绝缘体的能带结构和类型 3.半导体、n型半导体、P型半导体形成
4.杂质对半导体催化剂费米能级Ef、逸出功、和电导率的影响 5.杂质对半导体催化剂的影响
6.半导体催化剂化学吸附与催化作用 A）受电子气体吸附
n型半导体上吸附
p型半导体上吸附
B)对于施电子气体吸附(P129表)7.化学吸附状态的三种类型： 弱键吸附
受主键吸附（强n键吸附）施主键吸附（强p键吸附）8.氧化物催化剂的半导体机理
9.过渡金属氧化物催化剂的氧化—还原机理 金属—氧键强度对催化反应的影响 金属氧化物催化剂氧化还原机理 10.过渡金属氧化物中晶体场的影响
d轨道的电子状态影响催化活性 11.过渡金属氧化物晶体场稳定化能
d轨道的能级分裂
晶体场的稳定化能（CFSE）
12.晶体场稳定化能对催化作用的影响 第六章络合催化剂及其催化作用
成键作用（价键，晶体场，分子轨道）Π键和σ键的形成 几种常见配体
金属中心的加成反应（+2和+1）取代效应和对位效应 插入，重排和转移反应
反应物的活化（烯烃，CO,H2)络合催化的机理
实例（wacker法乙烯氧化制备乙醛、Z-N催化剂烯烃聚合； 定向聚合；
羰基钴羰基合成、Wilkinson催化剂加氢反应）
第六章半导体对催化性能的影响小结
(1)N型有利于加氢还原，P型有利于氧化。
(2)费米能级的高低可以调节催化剂的选择性，如丙烯氧化制丙烯醛时，通过引入Cl-来改变催化剂的选择性。
(3)与金属电子构型的关系。d0、d10金属离子吸附时，d0无电子反馈，d10吸附较弱。表面物种较为活泼，不会发生深度氧化。
(4)对于C-C键断裂的催化过程，反应的关键是氧的活化，表面物种为亲电子的O2-和O-。对于无C-C断裂的主要采用O2-晶格氧。费米能级EF是半导体中价电子的平均位能。逸出功是克服电子平均位能的能量。本征半导体中，EF在满带和导带之间； N型半导体中，EF在施主能级和导带之间； P型半导体中，EF在受主能级和满带之间。逸出功：n型<本征
一、杂质对半导体催化剂的影响 1)、对n型半导体
A）加入施主型杂质，EF↗Φ↘导电率↗ B）加入受主杂质，EF ↘Φ↗导电率↘ 2)、对p型半导体
A）加入施主型杂质EF↗Φ↘导电率↘ B）加入受主型杂质EF ↘Φ↗导电率↗
二、氧化物催化剂的半导体机理
Ef越高，自由电子浓度增加，受主型反应催化活性提高。同晶取代，降低了Ef;活性降低
Na>1%,杂质取代，作为施电子体
半导体催化剂制备过程中，应添加原子半径大的离子，作为施电子体。
三、n型半导体生成条件
A）化合物中含有过量的金属原子或低价离子 B）氧缺位
C）高价离子取代晶格中的正离子 D）引入电负性小的原子。(掺杂)
四、P型半导体生成条件
A）非化学计量比氧化物中出现正离子缺位。B）用低价正电离子取代晶格中正离子。
C）向晶格掺入电负性大的间隙原子(电负性较大原子的掺杂)。
第四篇：催化化学论文
催化化学期末论文（设计）
题目：催化剂的研究发展及应用简介
学 院： 化学与化工学院
专 业： 材 料 化 学 班 级： 材 化 101 班 学 号： 1008110024 学生姓名： 朱 清 元 教 师： 袁 强
2013年6月14日
目 录
摘 要..........................................................................................................................3 Abstract..........................................................................................................................3 第一章 前 言............................................................................................................4 第二章 催化剂技术发展历史简介............................................................................4 2.1萌芽时期........................................................................................................5 2.2奠基时期........................................................................................................5 2.2.1金属催化剂的出现...............................................................................5 2.2.2氧化物催化剂的出现...........................................................................6 2.2.3液态催化剂的出现...............................................................................6 2.3更新换代时期................................................................................................6 2.3.1高效络合催化剂的出现.....................................................................6 2.3.2 固体催化剂的工业应用....................................................................7 2.3.3分子筛催化剂的工业应用.................................................................7 2.3.4环境保护催化剂的工业应用.............................................................7 2.3.5生物催化剂的工业应用.....................................................................8 第三章 新型催化剂的开发与应用..............................................................................8 3.1新型炼油与化工催化剂的研究......................................................................8 3.2新型汽车尾气净化催化剂研究......................................................................9 3.3新型光催化剂的研究......................................................................................9 3.4新型生物催化剂研究....................................................................................10 第四章 对我国催化剂研究的一些建议....................................................................11 4.1加快环保催化剂开发速度............................................................................11 4.2高分子聚合催化剂........................................................................................11 4.3有机合成、精细化工催化剂........................................................................11 4.4新催化材料的研制及应用............................................................................11 参考文献......................................................................................................................13
催化剂的研究发展及应用简介
摘 要
本文较简单的的介绍了催化剂的发展历史及介绍了国内外各种催化剂新技术、新材料、新产品发展动态和发展趋势，针对我国催化剂技术发展现状，对催化剂行业的发展提出了自己的见解。关键词：催化剂 技术 材料 新产品
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
催化剂又称触媒，在初中阶段的定义是能改变化学反应速率，而本身的质量、组成和化学性质在参加化学反应前后保持不变的物质。例如二氧化锰可以作为过氧化氢（双氧水）分解的催化剂。催化剂分为和正催化剂逆催化剂，正催化剂有助于反应向正方向移动，逆催化剂有助于反应向逆方向移动。
催化剂的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，铁基催化剂的问世实现了氨的合成，从此化肥工业在世界范围迅速发展；20世纪50年代初，分子筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的一场变革；20世纪70年代，汽车尾气净化催化剂在美国实现工业化，并在世界范围内引起了普遍重视；20世纪80年代，金属茂催化剂使得聚烯烃工业出现新的发展机遇。目前，人类正面临着诸多重大挑战，如：资源的日益减少，需要人们合理开发、综合利用资源，建立和发展资源节约型农业、工业、交通运输以及生活体系；经济发展使环境污染蔓延、自然生态恶化，要求建立和发展物质全循环利用的生态产业，实现生产到应用的清洁化。这些重大问题的解决无不与催化剂和催化技术息息相关。因此，许多国家尤其是发达国家，非常重视新催化剂的研制和催化技术的发展，均将催化剂技术作为新世纪优先发展的重点。
第二章 催化剂技术发展历史简介
从19世纪末至20世纪初，化学工业中利用催化技术的生产过程日益增多，为适应对工业催化剂的要求，逐步形成了产品品种多、制造技术进步、生产规模和产值与日俱增的催化剂工业。
2.1萌芽时期
催化剂工业发展史与工业催化过程的开发及演变有密切关系。1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧硫磺和硝石制硫酸的工厂接着，1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在铂上氧化成三氧化硫的英国专利。19世纪60年代，开发了用氯化铜为催化剂使氯化氢进行氧化以制取氯气的迪肯过程。1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装臵，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。2.2奠基时期
在这一时期内，制成了一系列重要的金属催化剂，催化活性成分由金属扩大到氧化物，液体酸催化剂的使用规模扩大。制造者开始利用较为复杂的配方来开发和改善催化剂，并运用高度分散可提高催化活性的原理，设计出有关的制造技术，例如沉淀法、浸渍法、热熔融法、浸取法等，成为现代催化剂工业中的基础技术。催化剂载体的作用及其选择也受到重视，选用的载体包括硅藻土、浮石、硅胶、氧化铝等。为了适应于大型固定床反应器的要求，在生产工艺中出现了成型技术，已有条状和锭状催化剂投入使用。这一时期已有较大的生产规模，但品种较为单一，除自产自用外，某些广泛使用的催化剂已作为商品进入市场。同时，工业实践的发展推动了催化理论的进展。1925年H.S.泰勒提出活性中心理论，这对以后制造技术的发展起了重要作用。2.2.1金属催化剂的出现
20世纪初，在英国和德国建立了以镍为催化剂的油脂加氢制取硬化油的工厂，1913年，德国巴登苯胺纯碱公司用磁铁矿为原料，经热熔法并加入助剂以生产铁系氨合成催化剂。1923年F.费歇尔以钴为催化剂，从一氧化碳加氢制烃取得成功。1925年，美国M.雷尼获得制造骨架镍催化剂的专利并投入生产，这
是一种从Ni-Si合金用碱浸去硅而得的骨架镍。1926年，法本公司用铁、锡、钼等金属为催化剂，从煤和焦油经高压加氢液化生产液体燃料，这种方法称柏吉斯法。该阶段奠定了制造金属催化剂的基础技术，包括过渡金属氧化物、盐类的还原技术和合金的部分萃取技术等，催化剂的材质也从铂扩大到铁、钴、镍等较便宜的金属。
2.2.2氧化物催化剂的出现
鉴于19世纪开发的二氧化硫氧化用的铂催化剂易被原料气中的砷所毒化，出现了两种催化剂配合使用的工艺。德国曼海姆装臵中第一段采用活性较低的氧化铁为催化剂，剩余的二氧化硫再用铂催化剂进行第二段转化。这一阶段，开发了抗毒能力高的负载型钒氧化物催化剂，并于1913年在德国巴登苯胺纯碱公司用于新型接触法硫酸厂，其寿命可达几年至十年之久。20年代以后，钒氧化物催化剂迅速取代原有的铂催化剂，并成为大宗的商品催化剂。制硫酸催化剂的这一变革，为氧化物催化剂开辟了广阔前景。2.2.3液态催化剂的出现
1919年美国新泽西标准油公司开发以硫酸为催化剂从丙烯水合制异丙醇的工业过程，1920年建厂，至1930年，美国联合碳化物公司又建成乙烯水合制乙醇的工厂。这类液态催化剂均为简单的化学品。2.3更新换代时期
在这一阶段，高效率的络合催化剂相继问世；为了节能而发展了低压作业的催化剂；固体催化剂的造型渐趋多样化；出现了新型分子筛催化剂；开始大规模生产环境保护催化剂；生物催化剂受到重视。各大型催化剂生产企业纷纷加强研究和开发部门的力量，以适应催化剂更新换代周期日益缩短的趋势，力争领先，并加强对用户的指导性服务，出现了经营催化剂的跨国公司。重要特点是 2.3.1高效络合催化剂的出现
60年代，曾用钴络合物为催化剂进行甲醇羰基化制醋酸的过程，但操作压力很高，而且选择性不好。1970年左右出现了孟山都公司开发的低压法甲醇羰基化过程，使用选择性很高的铑络合物催化剂。后来又开发了膦配位基改性的铑络合物催化剂，用于从丙烯氢甲酰化制丁醛。这种催化剂与原有的钴络合物催化
剂比较，具有很高的正构醛选择性，而且操作压力低，1975年以后美国联合碳化物公司大规模使用。利用铑络合物催化剂。从α-氨基丙烯酸加氢制手性氨基酸的过程，在70年代出现。这些催化剂均用于均相催化系统。继铂和钯之后，大约经历了一个世纪，铑成为用于催化剂工业的又一贵金属元素，在碳一化学发展中，铑催化剂将有重要意义。一氧化碳与氢直接合成乙二醇所用的铑络合物催化剂正在开发。络合催化剂的另一重大进展是70年代开发的高效烯烃聚合催化剂，这是由四氯化钛－烷基铝体系负载在氯化镁载体上形成的负载型络合催化剂，其效率极高，一克钛可生产数十至近百万克聚合物，因此不必从产物中分离催化剂，可节约生产过程中的能耗。2.3.2 固体催化剂的工业应用
1966年英国卜内门化学工业公司开发低压合成甲醇催化剂，用铜-锌-铝-氧催化剂代替了以往高压法中用的锌-铬-铝-氧催化剂，使过程压力从 24～30MPa降至5～10MPa，可适应当代烃类蒸汽转化制氢流程的压力范围，达到节能的目的。这种催化剂在70年代投入使用。为了达到提高生产负荷、节约能量的目标，70年代以来固体催化剂造型日益多样化，出现了诸如加氢精制中用的三叶形、四叶形催化剂，汽车尾气净化用的蜂窝状催化剂，以及合成氨用的球状、轮辐状催化剂。对于催化活性组分在催化剂中的分布也有一些新的设计，例如裂解汽油一段加氢精制用的钯／氧化铝催化剂，使活性组分集中分布在近外表层 2.3.3分子筛催化剂的工业应用
继石油炼制催化剂之后，分子筛催化剂也成为 , 石油化工催化剂的重要品种。70年代初期，出现了用于二甲苯异构化的分子筛催化剂，代替以往的铂/氧化铝；开发了甲苯歧化用的丝光沸石(M-分子筛)催化剂。1974年莫比尔石油公司开发了ZSM-5型分子筛，用于择形重整，可使正烷烃裂化而不影响芳烃。70 年代末期开发了用于苯烷基化制乙苯的ZSM-5分子筛催化剂，取代以往的三氯化铝。80年代初，开发了从甲醇合成汽油的ZSM-5分子筛催化剂。在开发资源、发展碳一化学中，分子筛催化剂将有重要作用 2.3.4环境保护催化剂的工业应用
1975年美国杜邦公司生产汽车排气净化催化剂，采用的是铂催化剂，铂用量巨大，1979年占美国用铂总量的57％，达23.33t（750000金衡盎司）。目前，环保催化剂与化工催化剂（包括合成材料、有机合成和合成氨等生产过程中用的催化剂）和石油炼制催化剂并列为催化剂工业中的三大领域。2.3.5生物催化剂的工业应用
在化学工业中使用生化方法的过程增多。60年代中期，酶固定化的技术进展迅速。1969年，用于拆分乙酰基-DL-氨基酸的固定化酶投入使用。70年代以后，制成了多种大规模应用的固定化酶。1973年制成生产高果糖糖浆的葡萄糖异构酶，不久即大规模使用。1985年，丙烯腈水解酶投入工业使用。生物催化剂的发展将引起化学工业生产的巨大变化。此外，还发展用于能源工业的催化剂，例如燃料电池中用铂载在碳或镍上作催化剂，以促进氢与氧的化合.第三章 新型催化剂的开发与应用
3.1新型炼油与化工催化剂的研究
新型、高效催化剂的研制，是石油和化学工业实现跨越式发展的基础。近年来，国际上有关催化剂的研究中，近50%的工作围绕开发新型催化剂展开，且对其重视程度日益增加。另一显著特点，是新型催化剂的开发与环境的友好密切联系，即要求催化剂及催化技术生产生活必须品的同时，从源头消除污染。从国际权威检索系统收录的研究论文数量来看，有关新型催化剂的报道自1990年至1999年至少增加了15倍，其中固体酸、固体碱、选择性氧化等新型催化剂发展极为迅速。固体酸催化剂是近年来国际上发展起来的一类新型催化剂，因其可在酯化、烷基化、异构化等重要反应中替代传统硫酸催化剂，并从源头杜绝污染，从而成为发展势头最为强劲的一类新型催化剂。均相碱催化剂在化学品合成中占有相当比例，如环氧化物开环加成合成表面活性剂、酯交换制备精细化学品等，但因严重的污染问题对环境造成恶劣的影响。近年来，以固体碱替代传统氢氧化钠等液碱催化剂已成为必然的发展趋势。由于对催化剂活性、经济、环保的要求，煤液化催化剂的研究重点已经集中在超细粒分散型铁基催化剂的制备与加入方式上，今后的研究课题仍需在用离子交换法引入催化剂的制备与加入方式上，今后的研究课题仍需在用离子交换法引入催化剂的方式、直接浸渍方法的改进、纳米级氧化铁和改性（硫化）氧化铁的应用、低浓度的可促进铁基催化剂活性提高 8 的金属的加入等方面做工作。3.2新型汽车尾气净化催化剂研究
随着汽车发动机新技术的应用及环保法规的日益严格，汽车尾气转化催化剂将呈一下发展趋势。首先，为提高燃料燃烧效率和减少CO的排放，汽车发动机将逐渐采用贫燃技术。据有关报道，改发动机比常规发动机的燃烧经济性高出20%~25%。由于氧气过剩，因而将NOX还原脱出就成为一技术难题。目前正在研究的解决方案包括NOX捕集、选择性还原和电热催化剂等，该技术可望于近期在欧洲工业化。其次是设计发动机时能快速预热的催化剂。在欧洲和北美，汽车排放污染物主要是在催化转化器预热之前的早期排放引起的。在今后数年中，美国、欧洲和日本将生效的更为严格的排放限制主要是针对启动前20~30s尾气的净化。此外，汽车尾气转化催化剂生产商正致力于减少催化剂中的贵金属含量。第三是消除H2S的排放。刚装上催化转化器的汽车在行驶时会产生难闻的气味，这是由于催化转化器中积累的硫以H2S的形式排出，目前合适的解决办法正在研究之中。
3.3新型光催化剂的研究
20世纪70年代初的石油危机不仅带来了光电化学的迅速发展，而且引起了对光催化剂领域的广泛关注。近三十年来，由于在环境致力，太阳能转换、临床医学等诸多方面的潜在应用，光催化及其相关技术得到了快速发展，尤其在污水处理和太阳能转换方面得到了广泛研究。
目前净化水的技术有很多是借助于化学方法。光催化剂作为污水治理的新技术有以下优点：一是作为目前研究最为广泛的高活性光催化剂TiO2可以吸收4%~5%的太阳光，且具有稳定性好、无毒、廉价等优点。二是除来源于空气中的氧以外，不需要添加其他水溶性的氧化剂就可以分解有机污染物，原理上不需要添加其他化学药品。三是同时进行氧化过程和还原过程。四是可以氧化其他高级氧化技术方法无法分解的稳定有机物。五是TiO2的杀菌作用是光催化剂的重要优点。
近年来，以日本、欧美为主的国家纷纷投入巨资和大量的人力进行相关的开发研究，每年都有大量的研究成果。据介绍，目前光催化剂开发的热点主要是：非TiO2半导体材料的研究；混合/复合半导体材料的开发研究参杂TiO2催化剂；
催化剂的表面修饰；制备方法和处理途径的探索等。
从光催化剂应用的前景来看，目前主要应用领域：一是TiO2涂层的自洁净功能。将TiO2镀在建筑材料、交通工具、室内装修材料的外表，利用生活中的太阳光、照明灯光即能分解这些表层的污染物，雨水清洗即实现自洁功能。二是超亲水性能用于制备防雾设备。如涂有超亲水光催化性薄膜的玻璃遇到水气时表面形成了均匀的水膜，所以镜像保持清晰。三是空气和水资源的净化。水处理的分类有各种不同领域，如对上下水源的处理，工厂排水、农业的处理等在医学方面用来消灭病菌和病毒也受到极大的关注。此外，光催化反应还在防腐、印刷、光储存等诸多方面有着潜在的应用前景。
光催化要成为实用技术目前尚存在许多难点，如反应速度慢、量子效率低等，特别需要考虑污染物本身的特征以及可能产生有害的副产物。要想从根本上解决如上问题，关键是要改善催化剂已成为光催化剂研究的重要课题。利用多相光催化治理污染的过程不需要能源和化学氧化剂，催化剂无毒、廉价、反应物活性高、无选择性。并且可能完全矿化有机物，破坏微生物。如果找到量子效率足够高的光催化剂，该项技术将有十分广阔的发展前景。3.4新型生物催化剂研究
生物催化剂技术是化学生物技术的一个组成部分，作为化学合成的一种手段或工具的重要性越来越大。消费者对新产品的需求、产业界要求提高收益并降低成本、政府和行政部门对加强管理的压力以及新技术出现和科学发明等推动了生物催化剂的应用。精细化学品制造商不断采用酶工艺制备手性中间体。美国的酶合成工艺正在向生产光性医药中间体的传统合成工艺挑战。目前使用的工业催化剂有青霉素酰化酶、天冬酶、磷脂酶、氨转移酶、富马酸酶以及固定化大肠杆菌等。用工业生物催化剂生产的产品有L-苯丙氨酸、L-天冬氨酸、综合氨基酸、L-亮氨酸、丙烯酰胺、L-苹果酸、L-丙氨酸、6-氨基青霉烷酸、氨苄青霉素、头孢氨苄等。目前生物催化工业已经产生重大影响。在传统方面，微生物和酶工艺已经被用于生物衍生原料。现在开始扩展到石油衍生材料领域，并且手性酶在有机药品合成及柴油微生物脱硫中得到广泛应用，在反应中作歧化剂。生物催化合成技术与传统的有机化学过程相比，具有潜在的优越性，其选择性好，效率高，生产费用低。酶催化可用于精细化学生产，范围包括药品和农用化学品。酶不仅 10
对天然物催化有效，并且可用于非天然物的崔化反应，其催化选择性较高，可在常温条件下反应，易用于处理废料。将传统的化学合成转化为生物催化过程，具有费用大大节减和环境友好的优点，它可提高天然原材料的使用率。目前，杜邦等公司已注册酶工艺生产1,3-丙二醇的专利。生产过程利用了不同碳水化合物一步发酵技术。该产品已应用于聚对苯二甲酸三甲酯类聚酯的生产。催化剂在我们的生活中已经是必不可少的化学试剂了，而且也在不断的发展着，它在我们的使用中也在不断的改进，它已经运用在我们生活的方方面面。
第四章 对我国催化剂研究的一些建议
4.1加快环保催化剂开发速度
我国环境保护形势严峻,目前仍在继续造成新的环境污染和生态破坏。根据环保的需要,应主要开发生产用于处理汽车尾气的新型工业催化剂(特别是贵金属含量少的),洁净空气燃料添加剂合成的新型添加剂,用于除去挥发性有机物和新的烃基化催化剂,以适应日益严格要求的环保形势。4.2高分子聚合催化剂
高分子聚合催化剂是合成材料的核心技术,直接影响石油化工、机械电子、建筑材料(化学建材)、汽车工业等支柱产业有关材料的生产技术水平。目前我国合成材料虽然发展很快,但合成材料的数量和质量都满足不了市场的需求,还靠大量进口,因此要加快聚合催化剂的研制,特别是高分子材料中最为重要的聚烯烃催化剂的研制。
4.3有机合成、精细化工催化剂
我国有机原料、原材料、中间体总的形势是供不应求,质量不够好,品种较少,难以形成系列,不少要靠进口。针对这种情况,建议开发的重点是:低碳饱和烃和烯烃芳构化及重芳烃轻质化得到轻芳烃的各种新工艺所需催化剂,以扩大长期紧缺的芳烃来源,通过脱氧和选择性氧化等新型催化剂的研制开发,利用低碳饱和烃,以扩大有机原料来源;研制重要有机产品,精细化学品,精细化工原料及中间制备新型催化剂;改进现有基本有机原料合成及净化催化剂或研制新一代高效催化剂,使其活性、选择性、寿命均有较大幅度的增加.4.4新催化材料的研制及应用
新催化材料包括全新的材料和改进现有材料两方面,范围极广。今后的重点是结合旧工艺改进和开发新工艺,研制具有我国特色的分子筛,强化二氧化钦载体催化剂的推广应用以及新型氧化铝、氧化硅、复合材料、杂多酸、固体酸(碱)、均相催化剂和酶的固定化载体的研制开发等。催化技术是“九五”化学工业优先发展的关键性技术,新型高效催化剂已列入国家专项支持的重点科技攻关项目,这为我国催化剂的研制开发及其产业发展创造了有利条件。
参考文献
[1] 吴越.催化化学[M].北京：科学出版社，1995 [2] 季生福，张谦温等.催化剂基础及应用[M].北京:化学工业出版社,2011 [3] 谢立进.半导体光催化剂的研究现状及展望[J].硅酸盐通报,2005（6）[4] 吴兴惠.光催化剂可见光化研究进展[J].云南大学学报（自然科学版），2003 [5] 余灯华，廖世军.几种新型光催化剂及其研究进展[J].工业催化：2003（6）[6] 皇甫惠君，刘瑞斌.光催化降解电镀污水中的COD[J].应用化工，2013（4）[7] 吴梧桐.蛋白质工程技术与新型生物催化剂设计[J].药物生物技术，2004（1）[8] 朱炳辰，催化反应工程[M].北京:中国石化出版社,1999 [9] 李绍纷，化学与催化反应工程[M].北京:中化学工业出版社,1986 [10] 韩维屏等，催化化学导论[M].北京：科学出版社.2003 [11] 王伟,白屏1汽车尾气净化紧密耦合催化转化器[J].贵金属, 2003, 9 [12] 谭宇新,王乐夫.贫燃条件下汽车尾气净化催化剂的研究[J].上海环境科学, 1999, 9 [13] 彭友华,黄勇.国内外催化剂发展概况与开发建议[J].实用技术市场，1998,2:29-31 [14] 崔艳宏,王 伟.催化剂发展对化学工业的影响[J].广州化工,2013.41(4):39-40 [15] 秦玉楠.含钼催化剂发展现状市场与应用前景[J].中国钼业，1997,21（2）：111-115 [16] 华南平，杨平，杜玉如.CO高温变换催化剂的发展[J].小氨肥设计技术，2005,26（4）： [17]翁玉攀,李庆水,张 钲等.固体催化剂[J].化学工业出版社.1983,12
[18] 孙超.纳米技术带来的哲学思考［J].安徽农业大学学报，2002，11(2): 66 －68
致 谢
首先，非常感谢袁强老师在给我们耐心细致的讲解了催化化学这门知识，他渊博的知识让我钦佩，他在学术上的专注精神以及他个人在各个方面所展现出来的人格魅力同样深深的影响着我。在这段时间，他向我传授了大量的专业知识，培育了我从事化学研究的素质和能力。同时他严谨的治学态度、求实谦逊的工作精神、高尚的人格魅力将会是我终生学习的精神榜样。还要感谢化学系的所有老师，他们不仅是我学习上的良师同时也是我人生的导师，他们向我传授了大量的专业知识的同时还教给了我许多做人的道理，是他们的真知灼见给予了我很大的启迪。再次我还要感谢贵州大学的一切，感谢母校贵州大学，给我提供一个良好的学习环境，感谢这里每一个给我帮助和带给我感动的同学朋友，让我最美好的四年青春岁月在这美丽的校园里过得丰富多彩。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请再次接受我诚挚的谢意!谨将此文献给所有关心和帮助我的人!
材化101班
朱清元
2013年6月14日
第五篇：城市规划原理课程论文（范文）
城市规划原理课程论文
论文题目：中国城镇化的道路的选择
姓名： 班级： 学号： 专业：
学院：
指导老师：
日期：2013年4月20日
中国城镇化道路的选择
摘要：城镇化既是社会经济发展的必然，又是经济加速发展的推动力；在加速城镇化进程中存在种种误区，并因此带来诸多后遗症，必须来取相应措施进行综合治理。
关键词：小城镇化；小城镇化道路选择
发展小城镇是一项系统的工程，应当统筹规划，综合清理。由于在当前小城镇化建设中缺乏必要的理论支持，在小城镇化道路的选择上，陷人了种种误区应当予以澄清，并采取相应对策。
一、误区之一：建设小城镇就是农田变作坊，瓦房变楼房 由此产生了小城镇建设出现的以下几种现象：
（一）乱占耕地，盲目建厂
有些乡村不考虑当地的资源和人口素质等状况，把耕地都建成了厂房；而厂房又建得像小作坊，建成后又无法良好运作。更有甚者，大搞运动，强迫农民出工出劳，“创造”城镇，结果是毁了农业又造不起工业。
（二）不顾实际，拔苗助长
小城镇的兴起、发展、繁荣有其自身的规律，但是，某些地方把小城镇建设当成“短平快”政绩任务，只求形式上的农村变城市，比速度，比规模，比数量，甚至提出半年建成一座小城镇，一年建成一座小城市。结果耕地变成建筑垃圾堆，乡镇市场变成基建工地，修几条街道，盖几栋楼房，建几个作坊，就算“大功告成”。殊不知，小城镇建设不仅要有硬件—基础设施和建筑物的兴建，更要有软件—城镇管理机制的建立和完善切不操之过急
（二）布局混乱，规划滞后
城镇建设必须坚持规划先行的原则，用今天的眼光来建设小城镇，还不等小城镇建设起来就已经落后。当前有不少地方的小城镇建设仍然缺少规划，甚至没有规划随处可见“三无”城镇，即规划无特色、建筑无风格、环保无举措。小城镇建设成了“大杂烩”,生活区、生产区、休闲区全都在一块商业区、娱乐区都往一个中心挤，垃圾无人清理，这对长远发展十分不利。
二、误区之二小城镇建设就是把人口集中，让农民进镇
由于这种片面思想使某些乡政府不用间接手段调节农民进镇数量和速度，而是直接命令式的搬迁和盲目地鼓动、误导结果又导致了下列现象的出现。
(一)盲目进城,大批失业
小城镇建设需要大批农民进城,有些地方在城建时大力建市场,使农民进城后各就其位。但是也有一些地方人为造城,硬性指派迁人城镇追求“聚集效应”。既没有考虑农民进镇后的就业问题,又不在改善经营环境、培育市场主体、举办实业上下功夫,而仅仅在造声势上做文章。造成进城农民生计无着落，成为影响社会安定的潜在因素或出现农民退镇返村。
（二）浪费土地，耗费资金
离土不离乡的农村“农民工”,一旦被划成市民，就在自家地上建起了住宅，占地少则七八分，多则一亩，大大浪费了可居住面积，而住宅一旦建成，便是积重难返，阻碍了小城镇的进一步发展。同时，盲目进镇的农民自发兴办的非农产业，由于资金分散难以形成一定的规模效益，从而使资金的使用成本增高，增值率降低。所以兴办小城镇应是在政策推动下，乡镇企业集中到一定程度，农村自觉有序地流人城镇，而不应当是利用行政手段“建镇”。
（三）保险滞后，缺乏保障
农民离开土地进人小城镇面临务工经商的压力。一方面，劳动力转移制度不健全，现行政策，户籍制度，土地经营制度等改革不配套，使本来就脆弱的农民承担了完全的市场风险。另一方面，对小城镇的社会保障和生活服务体系，如住房制度、医疗制度、就业制度、教育制度和社会保障制度等，都还存在一定的缺陷，造成进城农民的社会保障“断档”。农民的后顾之忧不能较好地解除，是小城镇建设中一个亟待解决的问题。
三、误区之三：效率的“绝对”优先
一切以经济建设先行,其它的以后再慢慢考虑,于是忽略得最多、政府最无暇顾及的是—环境。如果在发展小城镇的一片呼声中，引进严重污染的项目，虽然工厂暂时“冒了烟”,机器“转了圈”,一旦造成污染影响了生态平衡，达到人们无法接受程度，再反过来治理污染那就要花很大的代价，将远远超过污染项目本身所产生的效益。
四、走出误区的若千思路
由“村落”改变为标志人类文明的“城市”是一种巨大的进步，是自然与人类，落后与文明，“自在”与“他在”的激烈碰撞，须正确处理好各种碰撞和冲突。先哲先贤有“天时，地利，人和”之说，小城镇建设也应“天时”之要求，择“地利”而为之，更为重要的是，人作为小城镇建设的主体，必须树立人与自然协调发展的观念，探索实现城镇化的正确道路，避免再现城市发展以破坏自然生态环境为代价的悲剧。
（一）应该明确村镇发展的方向不能是绝对城市化
因为相对城市而言，村镇均是地域范围较小的居民点，它不可能具备多元化的现代功能。更主要的是它负有人类生存不可缺少的种植业和养殖业的经营任务。小城镇的根本目的在于在乡村和城市间建起技术，信息、资金流通的渠道和桥梁，为农业的现代化提供动力。
小城镇能否持续发展主要取决于三个因素：（1）能否同当地的社会经济条件相适应；(2)能否吸引城乡生产要素的适当集中；(3)能否带动周边地区的社会经济发展。这就决定了小城镇建设必须结合各地的实际情况统筹规划。从宏观上讲，小城镇的布局必须科学合理，应根据本地的实际情况，诸如人口、资源、交通、通讯、经济结构特点以及市场发展前景等建设小城镇，不能根据现在的行政区划,乡乡建镇，一哄而上，遍地开花，不切实际地贪多求快，否则会造成资源的浪费和效益的下降。同时，应当修订设镇标准，增加对建镇的外部环境、服务设施等指标的考核。根据以前设镇中出现的基础设施滞后和盲目攀比等问题，需要增加硬环境指标，以便依法对设镇质量和数量进行调控。同时制定产业政策鼓励轻工业、服务业、旅游业的发展，限制重工业和带污染项具的开发。
（二）改革投融资体制，实行主体多元化
以前的小城镇主要依靠政府的投人，但由于财政压力大，各级政府用于小城镇建设的资金非常有限，因而难以支撑大范围的小城镇发展，在今后的小城镇建设中，各级政府给予资金支持仍是必要的。但政府资金的投放重点应当集中到诸如供水、供电、交通、通讯等基础设施的建设上，以使有限的财政资金得到集中利用。除政府支持之外，解决小城建设资金问题的根本之道是要逐步建立小城镇建设的多元投资体制，吸收各种投资主体参与小城镇的综合开发。其中包括各类开发公司、工商企业和城市广大居民尤其要注意吸引农民参与进来。
（三）小城镇的发展要同体制改革结合起来
小城镇的建设从一开始就应注意使经济和社会管理的方方面面都按新体制运作，避免出现“新城镇，旧体制”的现象。应当在以下几个方面进行改革：（1）改革土地制度杜绝土地无偿使用。一方面要从保护耕地出发，制定农村非农用地规划，以利于小城镇发展过程中土地的集约使用。另一方面还要探索农民进城身份转变后原有耕地使用权的流转制度，以利于提高农业劳动力的生产效率。（2）城镇户籍制度改革。应大力推进小城镇的户籍改革，对于有稳定收人、稳定就业和稳定居住场所的迁移人口应允许登记本地常住人口，并逐步实现城乡户口的一体化管理，取消就业的歧视性政策限制，为农民进入城镇创造条件。（3）社会保障制度改革。目前全面实行社会保障的条件尚不成熟，现实的最佳选择是对进人城镇而无城镇户口的农民的耕地承包权进行一定时限的保留，以此作为他们的基本生活保障，为进入城镇的农民解决后顾之优。
（四）小城镇的发展要同农村二、三产业的发展进程相协调 小城镇的发展离不开农村二、三产业的发展，而农村二、三产业的主要推动力量来自乡镇企业。因此应把乡镇企业和发展小城镇结合起来，制定相应的政策措施，鼓励分散在村里的企业逐步搬迁到城市来，吸引社会各方面的力量到镇上来办企业。
（五）小城镇建设与发展必须走可持续发展道路
要与自然环境，资源环境友好相处，使之步人良性循环、协调发展的轨道，最根本的就是要确立“人是自然之子”的现代生态观念，承认自然界本身具有发展权。人类社会的发展必须充分考虑自然成本。进一步说，在行为准则方向上应当要求一个地区的社会经济发展都要注意代际平等和代内平等，体现整体长期发展。代际平等指当代人的发展不能以损害后代人的发展为代价；代内平等是指任何地区的发展不能以损害别的地区的发展为代价。小城镇作为开发的热点，在保持一个比较高的发展速度的同时，还应当考虑小城镇的发展后劲和发展的均衡性问题。具体地来说，要建立一个资源节约型的经济体系，包括：农业生产以节地节水为中心；工业生产以节能节材为中心；生活服务以适度消费为中心。
环境保护方面要加强城镇环境综合治理，改造现有生产技术，走“洁净生产”和“绿色技术”的道路，谋求资源开发，加工，消费与还原的良性循环；大力值树造林，推广生态农业；保护水资源，控制大气污染和防止噪声污染，引进治理污染工程和净化技术。
总之，小城镇发展方向的主导因素是人，当人的发展目标与自然发展目标相协调时，人才能最终享受到文明的生活环境，才能健康地生活下去。所以，在城镇建设中必须树立起一种生态理念，即：系统内耗的最小化系统扩张的理性化，系统与外部环境的协调化。
参考文献
[1]《小城镇财政研究》课题组.关于小城镇发展与财政建设的若干思考[J]·中国财经信息资料,2000,(7)[2]张延妥，郭宏震·小城镇建设与乡镇财源开发[J]·中国财经信息资料,2000,(7)[3]杨建荣·上海市郊小城镇建设的几个问题[J]·财经研究,2000,(3)[4]吴志强，李德华.城市规划原理第四版教程
点击咨询 