改变人类社会的八大催化剂.docx

1、1.硫酸合成催化剂硫酸工业是近代最重要的工业。1875 年，一位名叫雅各布的德国化学家建立了世界上第一条生产发烟硫酸的生产线，当时用的就是非常昂贵的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。十年后，德国 BASF 公司的化学家开发了一种更经济高效的替代工艺，采用目前广泛使用的 V2O5 为催化剂，也正是由于这种硫生产工艺使巴斯夫一跃成为当时全球最大的硫酸生产商。种类与功能：硫酸合成催化剂种类繁多，每种催化剂都有其特定的功能和应用场景。常见的硫酸合成催化剂包括铂族金属催化剂、铂金族催化剂、过渡金属催化剂等。1.铂族金属催化剂：铂、铑、钯等金属是合成硫酸的重要催化剂。它们具有高活性和选择性，可以在反应中

2、作为氧化剂或还原剂，促进硫酸的合成反应，从而提高反应速率和产率。2.铂金族催化剂：包括铂、钯、铑和钌等元素，这些催化剂同样具有优良的催化活性和氧化还原性能，在硫酸合成反应中起到关键作用。3.过渡金属催化剂：主要由钼、钨、铋、锑等元素的化合物组成。这些催化剂也具有较高的催化活性和选择性，对硫酸的生产过程至关重要。此外，还有一些特定的催化剂，如四氧化三铁（马尔凯特催化剂）、二氧化钛、二氧化硅等，它们也在硫酸合成过程中发挥着重要作用。总之，硫酸合成催化剂在硫酸生产过程中发挥着至关重要的作用。通过合理选择和使用催化剂，可以显著提高硫酸生产的效率和产率，同时也有助于降低生产成本和环境影响。2、合成氨催化

3、剂如果要说人类最重要的的发明是什么，德国化学家哈伯的合成氨工艺绝对排得上第一。合成氨工艺的工业化意味着人类可以利用无机物氮气和氢气生产大量的氨气，也就是农业中的氮肥，而氮肥的工业化供应意味着粮食产量的大幅增加。合成氨的出现推动的化肥工业与其他工业的迅猛发展，对人类的好处也是不可估量的。最重要的，能够让合成氨工艺顺利工业化的主要原因就是铁系催化剂的发明。在以前，即使是在高温和高压的条件下，氮气与氢气生成氨气的效率也是非常的低。1909年，德国化学家 Fritz Haber 在 200 个大气压和 600下通过使用锇这一金属作为催化剂直接得到了产率为 6的氨气。2 年后，Haber 有开发了价格更

4、便宜，性能更高的铁催化剂，并且建立了一个日产 30 吨的合成氨工厂。这是人工固氮的重大胜利，也是催化剂在化学工业与化学研究中的重大胜利。因为合成氨工艺发明，Haber 于 1918年获得诺贝尔化学奖。主要成分：合成氨催化剂的主要成分包括铁、钼、镍等过渡金属元素以及铝、硅等助催化剂。这些元素在催化剂的活性、稳定性和选择性方面发挥着关键作用。常见类型：1.铁催化剂：工业合成氨中最常用的催化剂之一。它通常是以铁为主要活性成分，并结合了其他助剂和载体来提高催化剂的活性和稳定性。在适当的温度和压力下，铁催化剂能够促使氮气和氢气在反应器中结合成氨气。常用的铁催化剂包括铁-铝催化剂和铁-钾催化剂。2.钴催化

5、剂：也是工业合成氨中常用的催化剂。与铁催化剂相比，钴催化剂具有更高的活性和选择性，能够在相对较低的温度和压力下实现高效的氨合成反应。催化剂的活性：合成氨催化剂的活性与反应条件密切相关。例如，铁触媒在约 500时的活性最大，这也是合成氨反应一般选择在 500左右进行的重要原因之一。然而，即使在最佳条件下，合成氨平衡混合物中 NH3 的体积分数也仅为 26.4%，因此还需要采取其他措施，如迅速冷却，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合气体中分离出去，以促使化学平衡向生成 NH3 的方向移动。3、费托合成催化剂 20 世纪初，随着汽车与飞机工业的发展，对液态燃料的需求急剧增加，各国政府都在如何高效生产更

6、低成本的液态燃料加大投入。费托合成工艺就是在这一背景下发明的，这是一种以合成气（一氧化碳和氢气的混合气体）为原料在催化剂和适当条件下合成以液态烃或碳氢化合物的工艺过程。这种工艺首先是由德国科学家Ficher 和 Tropch 于 1923 年发现的，经过 13 年的深入研究并于 1936 年才在德国实现工业化。一开始 Ficher 和 Tropch 用的催化剂是 Co-Tu-硅藻土催化剂，后来逐渐应用发展到熔铁、Co、钌等各种负载型催化剂，催化性能更加优越。主要成分与类型：费托合成催化剂主要由过渡金属制成，特别是周期表中的第 VIII 族金属，如 Co、Fe、Ni、Ru 等。为了提高催化剂的活性、稳定性和选择性，还会加入一些辅助成分，如金属氧化物或盐类。此外，催化剂通常还需要载体，如氧化铝、二氧化硅、高岭土或硅藻土等。其中，铁基催化剂和钴基催化剂是费托合成中最为常见的两种类型。铁基催化剂分为低温和高温两种，而钴基催化剂在某些反应上可能不如铁基催化剂综合表现优越，因此在实际应用中，铁基催化剂更为常见。催化剂的活性与温度：费托合成催化剂的活性与其表面上的活性组分密切相关，这些活性组分通常由