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催化原理课程论文五篇

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AbstractAmmoniaindustryisthepillarindustryofthechemicalindustry,inmanyareasofthenationaleconomyoccupiesapivotalposition.Ammoniaindustrycannotdowithoutacatalyst,andthereforethechoiceofammoniacatalystforenergyconservation,improveeconomicefficiencyhavetremendousimpact.Inthispaper,avarietyoftypicalammoniasynthesiscatalystwasintroduced,andmyvisionforammoniasynthesiscatalystswasdiscussed.Keywordsammonia;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MittaschA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