化学催化剂行业分析精选(九篇)

第1篇：化学催化剂行业分析范文

关键词：4-甲基-2-吗啉酮；合成；催化脱氢

中图分类号：O62文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）09-0382-02

1 基础

4-甲基-2-吗啉酮（简称MMO），分子结构式如下所示：

4-甲基-2-吗啉酮及其衍生物作为优良的环氧树脂催化固化剂、燃料添加剂以及抗光剂等被广泛应用于工业生产中。这类产物具有水果香味，而某些大环ω-内酯具有麝香香味，它们在食品和化妆品工业中有重要的应用价值。4-甲基-2-吗啉酮及其衍生物不仅是合成天然产物的有用中间体，而且还有可能作为开环聚合的单体。合成MMO的方法主要是N-甲基二乙醇胺催化脱氢法；另外N-甲基二乙醇胺和乙二醛反应也可生成MMO，但是这种方法制备的MMO产率低、工艺复杂，而且需要多个反应步骤。

本文笔者拟采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）为原料，在CuO/Cr2O3/Al2O3催化剂存在下脱氢制备MMO（反应式如Scheme.1），对催化剂进行初步筛选，并考察反应条件对MMO产率和转化率的影响，从而确定最佳的反应条件。通过FT-IR、1H-NMR以及GC-MS对制备的MMO进行表征。

2 实验

2.1 主要原料

N-甲基二乙醇胺：鸿鹤化学有限公司，工业品（减压蒸馏后使用）；

CuO/Cr2O3催化剂：自制；

CuO/Al2O3催化剂：自制；

CuO/Cr2O3/Al2O3催化剂：自制；

氢气：客户可根据情况酌情填写，普纯（纯度大于或等于99.7％）

2.2 实验装置

图1 实验装置示意图

注：1.气化室2.反应室3.接收器4.冰水浴5.冷凝管6.微量进样泵7.氢气钢瓶8.程序控温仪9.温度显示仪

2.3 实验方法

本文采用固定床反应装置，反应器为长850 mm，内径22.5 mm的不锈钢管。将一定质量的催化剂装填在反应器的反应室的恒温段内。活性测试前，催化剂用氢气还原（还原条件：氢气流量控制在40 mL/min，在250°C下还原10 h），还原结束后，切换成H2和反应物的混合气，调节至所需的反应条件，进行反应。产物经冷凝后进入接受器，尾气放空。待体系到达稳定状态后，收集液体产物分析。

2.4 结构表征及产物分析

将收集到的产品减压蒸馏三次，收集60~62°C/40Pa的馏分做FT-IR、1H-NMR和GC-MS分析。

（1）FT-IR分析：用Nicolet 170SX型红外光谱仪进行测定

（2）1H-NMR分析：用Varian INOVA-400核磁共振仪进行测定，内标为TMS，溶剂为d6-DMSO。

（3）GC-MS分析：采用Finnigan MAT 45001型GC-MS仪对MMO进行分析。

2.5 产物分析

产物分析采用本岛津公司的LC-2010A型高效液相色谱仪离线分析。分析条件为：色谱柱型号为Shim-pack VP-ODS-C18（150 mm×4.6 mm×5μm），流动相为甲醇（柱温30°C，流速0.5mL•min-1），UV检测（波长220 nm），外标法定量。计算公式：

转化率=已转化的反应物的量（mol）反应物总量（mol）×100%

重量时空速度（WHSV）=每小时投入的原料的量（g/h）催化剂的量（g）

时空收率=每小时得到的产物的量（mol/h）催化剂的量（g）

氢醇比=每小时投入的氢气的量（mol/h）每小时投入的原料的量（mol）

3 结果与讨论

3.1 1H-NMR分析

图2为收集到的馏分的1H-NMR谱图，DMSO-d6作为溶剂。

图2 1H-NMR spectrum of MMO

图中化学位移为2.5 ppm的单峰为DMSO-d6的溶剂峰。2.23 ppm处的单峰归属于-CH3；2.59 ppm处的三重峰归属于连接N和-CH2-基团的亚甲基质子峰；连接N和C＝O基团的亚甲基质子峰单峰出现在3.18 ppm；4.32 ppm处的三重峰归属于连接-O-C＝O和-CH2-基团的亚甲基质子峰。进一步验证了制备的MMO的结构。

3.2 催化剂的筛选

催化剂的组分和比例会影响N-甲基二乙醇胺（MDEA）催化脱氢的效果，因此本文也考察了不同组分和不同比例的催化剂的脱氢活性。在相同的反应条件下（反应温度300°C，MDEA重时空速0.67 h-1，氢醇比5.2），催化剂的活性测试结果如表1所示：

从图4和图5中可以看出氢醇比与催化活性的关系可以看出，当氢醇比为5.2到6.2的范围内时，MMO的产率达到最大值99.8％，同时MMO的时空收率也达到最大值0.67 h-1。通过反应式我们可以知道，较小的压力和载气体积有利于反应向脱氢方向进行。但当氢醇比小于5.2时，虽然MDEA已经完全转化，MMO的产率却达不到最高水平。在催化脱氢反应中，氢气作为载气不仅可以保持还原气氛，维持催化剂的活性，而且它的导热性良好，利于反应条件的控制，此外，它还起到稀释剂的作用，使原料与催化剂更好的接触。另一方面，氢醇比增大使得原料气浓度降低，导致原料氢解而影响时空得率，同时也增加了能耗。

参考文献

［1］李述文,范如霖.实用有机化学手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2007.

第2篇：化学催化剂行业分析范文

关键词：石油加工；催化裂化技术

引言：

高端技术能够有效提高我国石油加工的国际竞争力，石油催化裂化技术是现今使用最普遍的石油加工技术。但是我国的石油催化裂化技术水平和发达国家相比仍然存在差异，加强催化裂化技术研究，能够完善和深化这种技术，保证我国石油产业的可持续发展，为增强我国整体竞争力贡献力量。

一、石油催化裂化技术分析

对于石油加工的质量而言，催化裂化技术水平的高低有较大影响，而且催化裂化技术也是决定石油产业发展的重要因素。石油加工企业应充分认识到催化裂化技术的重要作用，深入分析、提高技术水平，及时有效的解决石油加工过程中出现的各种问题，保障石油加工工作的顺利进行。

1.催化裂化技术原理分析

石油生产、加工过程中相当关键的环节就是石油催化裂化技术的运用，要提高石油加工生产质量，提高催化裂化技术水平是必不可少的。随着我国社会水平和经济水平的不断发展，社会环保成为石油加工行业必须重视的一方面，而且石油加工对原材料的需求也越来越大，现今，各种低碳环保产品大量的出现在市场上，这就要求我们提高催化裂化技术水平，对结构进行创新和改革。但是催化裂化技术作为一种特定服务项目，使用范围和方法受到限制，这也是造成石油生产受到一定影响的因素。而且在石油加工过程中，诸如催化剂、时间和温度等因素都会带来一定影响。

2.石油催化裂化技术分析

在催化剂和温度等因素的综合影响下，重油性质会发生变化，转变为柴油、汽油和裂化油，这也是石油加工、生产、炼制的重要环节。在石油生产中，催化裂化的主要作用是对原油进行提炼、蒸馏和加工在，得到重质馏分油；也可以对重质馏分油进行再加工，得到脱沥青榨油等，在这类加工过程中，提供催化所需热能主要是靠空气炭烧。

二、石油催化裂化的影响因素分析

石油的催化裂化是一种化学反应，反应效果受到多个因素影响。

1.原材料影响

石油生产中，如果催化裂化原材料的沸点接近，那么含有芳香烃较少的原料裂化比较容易；而族的组成较为相似时，沸点范围越小，裂化越困难。一般我们用“特性因数”来表示原材料的族组成，如果特性因数较大，那么裂化相对容易，因为特性系数大代表含有的芳香烃较少。由于现今科学技术发展迅速，原材料的改变同样日新月异，这种不稳定性造成石油加工催化裂化受到一定影响，所以，原材料性质是决定催化裂化效果的因素之一。

2.催化剂影响

如果其他条件相似，那么高活性的催化剂能够获得更好的催化裂化效果，相应的提高了石油的转化率。提高催化剂活性还有很多益处，例如能够得到含异构烃类较多、饱和度较高的裂化产品，因为高活性催化剂能够促进异构反应和氢转移。我国石油生产企业也将研究重点放在如何提高催化剂活性上，已经取得了一定成绩，控制好比例，把握好催化剂使用环境等，是保证催化剂活性的重要因素。

3.温度影响

温度也是影响因素之一，温度太低的话，裂化速度就会很慢，但是催化裂化速度的主要影响因素仍然是催化剂活性。由于反应温度能够影响反应速度，相应的就会对产品质量、分布产生影响。在石油的催化裂化反应中，如果温度升高，转化率没有改变，那么焦炭产率会减小，气体产率会增加，汽油产率也会减小。对于反应温度的把握，关键是对于“界”的把握，也就是保证温度不能超过临界值，后期很小的温度变化，都会给反应带来范围广泛的重大影响。虽然我国石油加工企业在这个方面进行了长足探索，但是仍然存在缺陷和问题，由于石油产地不同，石油性质也不尽相同，很难针对反应温度制定统一标准。

三、石油加工催化裂化技术探讨

石油催化裂化技术有很多种，下面针对其中三种展开分析。

1.移动床催化裂化技术

对于这种技术，再生和反应分别在再生器和反应器中进行。技术的主要内容是将催化剂和原料同时投入反应器，在反应器的顶部，原料和催化剂相接触，然后一边向下移动一边反应；当原料和催化剂达到反应器底部时，催化剂表面已经有一定数量的焦炭沉积，然后反应器将催化剂重新移动至再生器的顶部，而油气则被反应器从下部导出，随着再生器向下移动，催化剂也会再生，然后催化剂被提升至反应器中。一般将催化剂做成直径较小的球，这样能够有效减小摩擦，而且移动床可以不设置加热管，因为催化剂小球在反应器内移动，起到了转换热量的作用。移动床催化裂化在我国的石油加工中得到了广泛运用，能够有效解决催化裂化过程中出现的问题，所以，这种技术有广阔的发展前景。

2.流化床催化裂化技术

虽然科学技术和社会在不断发展，但是我们对石油加工的催化裂化技术仍然没有充分的掌控。为了提高催化裂化效率，石油加工企业技术人员研究出了流化床催化裂化技术，这种技术的主要特点是，空气、油气和催化剂共同反映，形成一种硫磺状态的、类似于液体的物质，流化床催化裂化技术的生产连续性较好，设备也较为简单，流化床有能力处理大量的石油催化裂化工作，这种技术的主要优点是出现问题较少，能够有效降低风险成本，有效提高石油催化裂化效率。正是流化床催化裂化技术的诸多优点，让这种技术逐渐占据了领导地位。总管现今世界的石油加工技术，流化床技术已经成为主流。

3.固定床催化裂化技术

这种技术由于技术较为复杂，所以逐渐被其他催化裂化技术代替，但是仍然具有一定的使用价值。流化床催化裂化技术和移动床催化裂化技术都是自上世纪四十年代开始发展的，并且经过深入探索研究，已经取得了很大成绩。

结束语

综上，我国的石油催化裂化受到多方面因素的影响，为了提高石油催化裂化效率，专家和学者研究出了固定床、流化床和移动床催化裂化技术，有效提高了反应效率和转化率，保证了石油加工产业的可持续发展。■

参考文献

[1]陈雷.石油加工中的催化裂化技术的几点思考[J].中国化工贸易.2013，（07）：236.

第3篇：化学催化剂行业分析范文

关键词：MTBE 催化精馏 模拟 PROII

中图分类号：TQ018 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0192-03

Abstract：In the study，PROII software was used for the simulation of the catalytic distillation column to a MTBE plant.Firstly， the process parameters of the catalytic distillation column were analyzed to determine the influence factors.After that，the process parameters were analyzed by comparing the simulation results of different conditions，such as the catalytic amount， catalyst distribution and position.The reasonable values were obtained.

Key Words：MTBE；Catalytic distillation；Simulation；PROII

甲基叔丁基醚（MTBE），因其可作为提高汽油辛烷值的汽油调和组分而被人们广泛关注，成为近二十几年来发展很快的石油化工产品。虽乙基叔丁基醚的环保优势更好，但在我国MTBE的产量和需求量仍均呈增长趋势[1]。催化精馏技术应用于MTBE的工业化生产在1981年由美国CR&L公司实现。基于此工艺流程的模拟研究已有一些报导[2-5]，但对于具体MTBE装置中单元的模拟研究从设计和操作角度上来说仍是有意义的。大多数MTBE的生产装置中均会设置催化精馏塔以提高醚化反应转化率，并实现MTBE产品的分离。对于塔内a化剂因素的分析，使用模拟软件无疑是非常好的选择。该文应用PROII软件对年产15万吨的MTBE装置中的催化精馏塔进行模拟，分析主要参数对塔效果的影响并确定合理值。

1 反应精馏塔分析

大产量MTBE生产工艺中催化精馏塔前一般都设置反应器单元，使异丁烯转化率达到90%以上，催化精馏塔简图如图1所示。反应精馏塔内发生的反应与反应器内的基本一致，主要的可认为是异丁烯与甲醇反应生产MTBE和水，副反应有异丁烯的水合和二聚反应、甲醇自聚、甲醇与异丁烯生成甲基仲丁基醚。反应精馏塔的进料分两部分：一部分是反应器出口液经预热后进入反应精馏塔，其中含的是MTBE、未反应的碳四和甲醇，还有少量的副产物；另一部分进料是少量的甲醇，以保证甲醇的稍过量。催化精馏塔内甲醇的过量可使碳四中异丁烯反应更完全，稍过量甲醇中的大部分会与碳四共沸从塔顶采出，很少部分与MTBE一起从塔釜采出。但甲醇不能过多，否则塔釜MTBE产品纯度达不到要求，同时增大后续回收过程的负荷。反应精馏塔所需催化剂的量与反应器中的情况不同，因其反应速率要与塔内的平衡常数关联。从反应原料和产物的性质来看，催化剂段的装填位置适合装于塔中部区间，原因在于需在塔顶和塔底分别留出足够的理论级分别将塔顶的MTBE和塔底的轻组分减少。而从反应器来的进料理论上应从催化剂床层下端进入，因异丁烯组分更易向精馏段移动；甲醇进料位置的判断更复杂些，单从沸点上来看应从催化剂床层上端进入，从与碳四共沸的角度来看其应从床层下端进入。对于以上的分析不能就具体装置给出具体的数值，同时催化剂应分成多少段以及这些段催化剂怎样在精馏塔内布置的问题很难直接从理论上得到答案。这时模拟计算会显示其优势，下面以年产15万吨的MTBE装置为例应用PROII模拟对这些工艺条件进行分析。

2 反应精馏塔模拟

对于年产量为15万吨的MTBE生产装置（年生产时间为7200小时），按照反应器出口异丁烯总转化率达到94.5%对反应过程进行模拟，反应器出口物流作为催化精馏塔的进料，催化精馏塔甲醇进料稍小于进料中异丁烯量，为364 kg/h，其中水含量为0.15（wt%），催化精馏塔进料（见表1）。在PROII中定义各组分和进料流股，热力学模型选择。

修正的状态方程SRKM，选用Ddistillation模块模拟催化精馏塔，模块内Reaction选项中添加动力学控制的主反应，催化剂由反应体积和动力学中定义的与催化剂性质有关的量来调节，催化剂性质参考工业用阳离子交换树脂。根据近似计算结果设置Distillation模块中相应数据为：理论级数选择47，塔顶压力为750 kPa，塔底压力为820 kPa，反应后产物进料位置在第31块板，甲醇进料在第28块板，塔内催化剂平均装填在16～30块板上，催化精馏塔塔釜采出对进料预热，求解方法选用Chemist算法。模拟结果显示通过催化精馏塔后异丁烯转化率达到99%以上。

3 塔参数探讨

首先探讨催化剂装填量对催化效果的影响。在维持进料、操作压力和塔顶采出量（332.03 kmol/h）不变，改变塔内催化剂的总量的情况下对反应精馏塔进行模拟，也就是改变每块板上催化剂的量，模拟结果如图2所示。由图2可以看出随着催化剂量的增加，催化精馏塔异丁烯转化率逐渐上升，但当催化剂量达到近25立方米后，再增加催化剂对异丁烯转化率的提高没有大的作用。因此对于以上进料的MTBE生产，为保守起见可为催化精馏塔装填30立方米的催化剂。

然后考虑固定的催化剂量怎样分配到催化精馏塔内会使得反应和精馏的效果达到最好。应用模拟软件对催化剂分布于5～44块板间的情况进行模拟，改变催化剂平均分配情况，从只在一块板上装催化剂一直到这40块板上均装有催化剂。从图3中可看出当平均分配超过10块板后，无论对异丁烯转化率还是产品纯度都没有大的影响。所以建议催化剂床层可平均分配在相当于10个理论塔板上。

最后探讨分段后的催化剂安装位置的问题，这也关系到塔进料位置的确定。在总板数不变的情况下在塔顶和塔底分别留有14个理论级以满足分离，并且由上面的分析确定整个催化剂床层平均分成10段，在15～34之间改变这10个连续的催化剂床层所在位置，进料位置在35块板。模拟结果如图4所示。从图4中可知当催化剂床层分布在21～30块板时异丁烯的转化率最高，产品的质量在此范围内变化很小。

4 结语

对于该文所探讨进料和相应工艺条件下，模拟研究得到了15万吨每年的甲基叔丁基醚装置中催化精馏塔内催化剂适宜装填量、床层分段数和床层位置。该文主要介绍催化精馏塔催化剂床层的模拟分析方法，对同类设备的设计和操作有一定指导意义。

参考文献

[1] 钱伯章.甲基叔丁基醚与乙基叔丁基醚的生产应用与发展趋势（上）[J].上海化工，2011，36（3）：34-38.

[2] 胡伟，王守法.MTBE装置AspenPlus流程模拟应用效果[J].中外能，2011（16）：78-83.

[3] 吴秀丽.MTBE装置流程模拟系统的开发及应用[J].化工进展，1999（增刊）：83-86.

第4篇：化学催化剂行业分析范文

1单因素实验

分别以甲醇钠、氢氧化钠作为催化剂，考察反应时间、反应温度、催化剂用量、醇用量等单因素对酯转化率的影响。

1.1反应时间对酯转化率的影响以氢氧化钠作为催化剂时，控制反应温度60℃、甲醇质量(m1)与羊毛脂质量(m2)之比为1.5(m1∶m2=1.5)、催化剂质量分数5%;以甲醇钠作为催化剂时，控制反应温度60℃、m1∶m2=1.5、催化剂质量分数4%;在此条件下考察了反应时间对酯转化率的影响，结果见图1。由图1可见:当甲醇钠为催化剂时，反应迅速，反应到60min时，酯转化率已达到为94.2%，延长反应时间对酯转化率几乎无影响;当氢氧化钠为催化剂时，反应时间比甲醇钠要长，到60min时，酯转化率达到88%，到90min时达到93.9%，继续延长反应时间对酯转化率几乎无影响。这是由于酯交换反应是可逆反应，到达反应平衡点需要一定时间。因此，适当延长反应时间有利于提高转化率，但无休止延长反应时间会降低设备利用率、增加生产成本。所以，以甲醇钠为催化剂时，最佳反应时间为60min;以氢氧化钠为催化剂时，最佳反应时间为90min。

1.2反应温度对酯转化率的影响以氢氧化钠作为催化剂时，控制反应时间90min、m1∶m2=1.5、催化剂质量分数5%;以甲醇钠作为催化剂时，控制m1∶m2=1.5、反应时间60mim、催化剂质量分数4%;在此条件下考察了反应温度对酯转化率的影响，结果见图2。由图2可见:以甲醇钠作为催化剂时，在50℃酯转化率达91.3%，在60℃时达到最大，随着温度的继续升高，酯转化率有小幅下降;当氢氧化钠为催化剂时，随着温度的升高，酯转化率逐渐升高，在60℃达到最大，但温度继续升高，酯转化率有小幅下降。这是因为当反应温度低时，羊毛脂黏度较大，在甲醇溶液中分散性差，不利于反应进行;随着温度升高，反应物的活性增大，反应速度加快。而酯交换反应是一个可逆反应，提高温度使反应朝着反应物的方向进行，同时会增加冷凝的负担。因此，最佳反应温度选择60℃。

1.3甲醇与羊毛脂质量比对酯转化率的影响在以氢氧化钠作为催化剂时，控制反应时间90min、反应温度60℃、催化剂质量分数5%;在以甲醇钠作为催化剂时，控制反应时间60mim、反应温度60℃、催化剂质量分数4%;在此条件下考察了甲醇与羊毛脂质量比对酯转化率的影响，结果见图3。由图3可见:当m1∶m2值较小时，反应不完全，反应转化率低;随着m1∶m2值的增大，促使化学平衡向正方向进行，反应转化率不断升高。以甲醇钠为催化剂、m1∶m2=1.6时，转化率达到最高;以氢氧化钠为催化剂、m1∶m2=1.8时，酯转化率达到最高。但过量的甲醇会使催化剂浓度相对降低，同时为了控制经济成本，以甲醇钠、氢氧化钠分别作为催化剂时，选择m1∶m2分别为1.6，1.8为宜。

1.4催化剂用量对酯转化率的影响在氢氧化钠做催化剂时，反应时间90min、反应温度60℃、m1∶m2=1.8;在甲醇钠做催化剂时，反应温度60℃、反应时间60mim、m1∶m2=1.6;在此条件下考察了催化剂质量分数对酯转化率的影响，结果见图4。由图4可见:在催化剂质量分数小于4%时，产率随着催化剂质量分数增加而增加。这是由于催化剂质量分数较低时，随催化剂质量分数增加，醇解反应活化中心增加，导致酯转化率上升;当催化剂质量分数大于7%时，会有负反应皂化反应发生，使酯交换反应条件恶化，因而酯转化率下降。因此，以甲醇钠、氢氧化钠为催化剂时，选择质量分数分别为4%，6%为宜。

2响应面实验

2.1响应面法优化实验设计及结果为了分析各因素之间的交互作用对羊毛脂甲酯化的影响，进行了响应面法优化实验。在单因素实验结果的基础上，根据Box－Behnken实验设计原理，运用DesignExpert设计响应面实验。以氢氧化钠为催化剂考察反应温度、醇与羊毛脂质量比、催化剂质量分数3个主要因素，以酯转化率Y为指标，对羊毛脂甲酯化工艺进行优化，因素水平及编码见表1(X1为反应温度，℃;X2为醇与羊毛脂质量比，g/g;X3为催化剂质量分数，%)，实验设计及结果见表2，方差分析结果见表3。采用Design-Expert软件对各因素进行回归拟合，得回归方程:由表3可见:模型显著(p＜0.001)，在统计学上是有意义的，失拟项不显著(p=0.8326＞0.05)，该模型与实验的拟合度良好。模型R2=0.9977说明响应值的变化有99.77%来源于所选自变量，因变量和所选自变量之间的线性关系显著，进一步的说明该回归方程可以替代实验真实点对实验结果进行分析。同时，由F值的大小可知，在所选择的实验范围内，3个因素对酯化率的影响由大到小的排序为:醇与羊毛脂质量比(X2)、催化剂质量分数(X3)、反应温度(X1)

2.2因素间的交互作用通过DesignExpert8.0.6软件分析，将三因素两两进行分析比较，做出响应面的三维图与等高线(见图5、图6、图7)，可直观地看出响应面的最高点，即参数范围内的极值以及因素间的相互作用对响应值的影响，据此可以确定最佳工艺参数范围。对酯转化率影响显著的因素，表现为曲线较陡;对酯转化率影响不显著或次显著的因素，表现为曲线较平滑，随其数值增加或减少，响应值变化不大。由图5～图7可见:X2对转酯化率影响最大，且在所选的范围内转酯化率存有极大值。等高线的形状反映了交互影响的强弱大小。等高线趋于圆形时，两因素的交互作用相对较弱;等高线呈椭圆形时，两因素的交互作用相对较强。由图5～图7还可见:X3与X1交互作用不显著;X2与X1交互作用显著;X3与X2的等高线呈椭圆形，此两因素交互作用相对最显著。

2.3最佳工艺条件利用DesignExpert软件分析得到的回归模型的方程，得到最佳工艺条件为:反应温度65.31℃、m1∶m2=1.85、催化剂质量分数5.96%，预测转酯化率为94.583%。实际操作条件为:反应温度65.3℃、m1∶m2=1.85、催化剂质量分数6%、反应时间为90min，实验得到酯转化率为94.2%，与预测值基本相符。

3结论

第5篇：化学催化剂行业分析范文

关键词：纳米材料 太阳电池 光催化 兴趣小组

中图分类号：N39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0001-01

为了更好地开展“纳米科技”兴趣小组，将兴趣小组分成以下几个部分来实施：纳米材料的基本知识及制备方法，染料敏化纳米薄膜太阳电池，纳米科技在光催化、光吸收等方面的应用。

1 纳米材料的基本知识及制备方法

“纳米科技”兴趣小组刚开展时，指导学生查阅文献的方法，为小组成员提指导学生制作太阳电池，首先制作纳米二氧化钛，有很多参数会影响到纳米供相关科技书籍，指导学生掌握相关知识：纳米概念、纳米微粒结构、纳米材料的物理化学性质、纳米材料的制备方法等，启发学生主动学习科学知识，激发学生对纳米科技的兴趣。

针对小组成员是大一新生，理论知识和实验技能相对不足，利用课余时间指导小组成员学习理论知识和常规的实验技能，指导小组成员做一些简单的材料制备实验，熟悉紫外-可见分光光度（UV-Vis）、pH计等分析仪器。给小组成员布置学习任务，按期提交学习心得，督促小组成员尽快掌握基本的理论知识和实验技能。给学生做演示实验，指导实验的关键点。通过言传身教，让学生懂得科学的严谨性，养成多动脑筋、勤观察现象、善于分析的好习惯。指导学生掌握如何设计实验方案，如何记录实验现象，如何进行实验分析和数据处理。组织小组成员进行讨论交流，提高学生独立思考、分析理解能力、动手操作和自主创新的能力；增强学生的综合能力，促进学生素质的全面发展。

在兴趣小组的实施过程中，小组成员通过查阅资料、文献检索、听讲座、看演示实验、动手做实验、讨论交流等方式了解纳米科技，熟悉纳米材料的基础知识，纳米材料的制备方法：共沉淀法、水解法、溶胶-凝胶法和微乳液法等，能动手制备一些纳米材料，如：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅等。

随着小组成员理论知识和实验技能的提高，指导学生掌握实验方案及注意事项，让学生动手做一些实验。指导学生利用实验数据分析实验结果，比较各个工艺路线的优劣，讨论如何设计下一步的实验方案。指导学生记录实验过程，实验现象，以及一些困惑和思考。学生在做科学研究时，兴趣更大，操作更加细致认真。先后做的实验有：纳米二氧化钛的制备，并用紫外-可见分光光度分析纳米二氧化钛的的光化学性质；制备掺杂型纳米二氧化钛材料，纳米二氧化钛和二氧化硅复合材料的制备。纳米TiO2颗粒容易团聚形成较大的聚集体，对纳米TiO2进行表面改性以避免其团聚现象。纳米TiO2颗粒的晶型、颗粒大小对光催化性能起着决定性的作用，分析影响光催化剂晶型、粒径的因素，控制纳米TiO2的晶型和粒径。

2 染料敏化纳米薄膜太阳电池

给学生介绍染料敏化纳米薄膜太阳电池（DSC），DSC具有廉价的原材料和简单的制作工艺以及稳定的性能等优势。DSC采用有机染料来敏化纳米多孔TiO2半导体，由于有机染料分子设计合成的灵活性和纳米半导体技术的迅猛发展，DSC在技术发展和性能提高上有很大的潜力。

TiO2的形态（粒径、颗粒形状、孔隙和比表面积等），还有pH值及反应温度和时间等。在第一阶段已经做过纳米二氧化钛，然后合成染料敏化剂联吡啶钌，染料敏化剂在太阳电池中的作用是极其重要的，它具有很宽的光谱吸收范围和良好的稳定性，能有效地捕获太阳光，并通过染料分子的吸附功能基团与纳米TiO2薄膜表面形成化学键，使染料能够有效地敏化纳米TiO2薄膜电极。将合成的染料溶于乙醇中，配制成染料溶液。第三步配制电解质。第四步，准备好导电玻璃，将二氧化钛薄膜印刷到导电玻璃上，然后浸泡到染料溶液中，在反电极的玻璃上镀上一层铂。最后将两片导电玻璃固定好，注入电解质，密封好就得到太阳电池了。学生亲自动手制作电池，兴趣很大，动手能力也得到很好的锻炼。

3 纳米科技在光催化、光吸收等方面的应用

指导小组成员学习纳米材料在光催化、光吸收、生物、医药、磁性材料及传感器等方面的应用；指导小组成员分析纳米二氧化钛的应用研究，如在水处理、气体净化、抗菌保洁等方面的应用；指导小组成员学习工业废水的常规处理方法，以及催化剂的性质和应用；指导学生将所学知识运用到实践中，将金属离子掺杂纳米二氧化钛光催化剂应用到光催化降解工业废水中。

采用溶胶-凝胶法制备共掺杂锌、银的纳米TiO2光催化剂，提高纳米TiO2的光催化效率。考察掺杂量、催化剂加入量等对光催化性能的影响。在处理制浆造纸工业、农药制造、印染、化工等多种工业排放废水方面显示出良好的应用前景。这种光催化技术对解决环境污染，治理环境有重要的意义，特别是在全球环境恶化，病毒性传染病时有发生的今天，加强光催化降解有机污染物技术更为重要。以甲基橙染料废水的光催化降解为例，分析锌、银共掺杂纳米TiO2光催化剂的降解效率。分析影响甲基橙染料废水的光催化降解的因素：光照强度、反应时间、催化剂用量、pH值、有机废水浓度等。

4 结语

通过“纳米科技”兴趣小组的开展，小组成员对科学研究产生了很大的兴趣，学到了很多有用的科技知识和实验技能，掌握了科研的一些基本方法和技能，能进行文献的检索，实验方案的选择等，能用紫外-可见分光光度（UV-Vis）对纳米光催化剂的光化学性质进行分析，能比较各个工艺路线的优劣，讨论如何设计下一步的实验方案。“纳米科技”兴趣小组的开展大大提高了小组成员对专业课的学习兴趣，为今后走向工作岗位奠定了一定的理论知识和实验操作技能。

通过“纳米科技”兴趣小组的开展，小组成员能制备出纳米二氧化钛、共掺杂锌、银纳米TiO2光催化剂等纳米材料。这种新型光催化剂是造纸、农药、印染、化工等多种企业所需要的，为企业解决工业废水的治理问题。

参考文献

[1] O'Regan B，Graetzel M.A low-cost， high-efficiency Solar Cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films[J]. Nature，1991，353（6346）：737-740.

第6篇：化学催化剂行业分析范文

【关键词】化工手性催化技术方法问题

手性催化合在众多的领域中都会涉及到，并且发展极为迅速，手性催化相关的手性配体以及催化剂的种类繁多，手性催化反应工程以高催化效率、高选择为基础，投入工业生产应用当中。在今后的手性催化技术领域需要不断的扩大发展，众多的手性催化技术加入生产应用，才能使得学科发展更具有活力。进一步加强企业与学术直接的关系，拉近之间的距离，这也是推动学术进一步研究发展的动力。本文对化工工艺手性催化技术进行简要的分析。

1 手性催化中的新概念与新方法

化学家对手性催化不断的深入了解，在研究的过程也不断的发现新的概念和方法，不仅能够提高手性催化的催化效率，还能够为手性催化的发展归纳规律提供了新的思路，进一步为新型手性催化剂的研发和生产提供了理论指导。

近年来，我国科学家在新概念和新方法研究方面也取得了一些重要进展，例如：丁奎岭等运用组合化学方法，基于不对称活化、毒化、手性传递、非线性效应等概念，发展了一系列新型、高效和有应用前景的手性催化剂体系。该方法的主要内容就是选用两个（或多个） 配体和一个金属离子配位，以平行方式来构建自组装的手性催化剂库。他们依据这种组合策略，获得了超高活性的手性催化剂体系。用单一催化剂同时催化两个不同的反应进而实现串联反应是手性催化研究新近发展的另一种新方法，被形象地称为“一石二鸟”。丁奎岭等利用非手性亚胺活化手性催化剂的策略，成功实现了单一催化剂在一锅中、相同反应条件下催化两个不同的不对称反应，并获得了优异的非对映和对映选择性。他们还基于不对称活化策略，发展了第一例采用外消旋配体在光学纯手性添加剂存在下进行的不对称烷基化反应。最近，他们还将这种“组合手性催化剂”进一步拓展到手性桥连配体与金属的“组装手性催化剂”，首次提出了手性催化剂的“自负载”概念。

2 手性催化研究应重视两个问题

在催化不对称反应的研究日益发展的时候，应重视以下两个方面。

（1）应重视新观念、新技术、新方法和新型手性催化剂的研究及应用。例如，外消旋体的动力学拆分是合成光学活性化合物的有效手段，但是理想的产率也只能达到50%，而另一半异构体只能作为副产品废弃掉，造成低的原子经济性。近年来，报道了“动态动力学拆分的方法”，即在反应体系中加入另一种催化剂，可以催化异构化反应，这样，单一光学活性化合物的产率就可以达到80%-90%，化学合成的原子经济性有了很大的提高。其他还比如，不对称活化（毒化）、不对称放大、去对称化反应等新的观念、方法和技术都是需要深入研究和发展的。

（2）注重总结规律，注重理论的加强和研究指导。至今，相关的手性催化研究经验的积累，在实验过程中将不对称反应进行排除，发现优良的手性催化剂以及手性配体。所以，手性催化的发展方向需要不断的进行总结规律，注重理论的加强和研究指导。

3 手性催化研究的发展趋势

综上所述，手性催化研究在过去几十年中已经取得了巨大的成功，是目前化学学科最为活跃的研究领域之一。近年来，包括我国研究人员在内的科学家又在制备新型手性催化剂、发展新的高效的手性催化反应以及相关新概念和新方法等研究方面取得了新的重要进展。但总体而言，实用和高效的手性催化合成方法依然处于发展的初期阶段，真正在手性工业合成中得到应用的技术还十分有限。手性催化合成作为实现“完美合成化学”的重要途径之一，目前还有许多科学问题有待解决，比如：

（1）手性催化剂的立体选择性及催化效率问题；

（2）手性催化剂结构的创新性问题，也就是具有自主知识产权的、新型高效的手性催化剂的创制问题；

（3）受限环境中手性诱导的规律性问题；

（4）手性诱导过程中多因素控制的复杂性问题等。当然还包括关于生命起源中手性的起源和均一性等重大基本科学问题。其中，手性催化剂是手性催化研究中的最核心问题。目前对于手性催化剂的研究，还缺乏系统的理性指导以及规律性可循，手性催化剂及高效催化反应的开发，经验、运气和努力是必不可少的，经过理论和概念的创新，才能够将困难化解。

3.1 新型配体与手性催化剂体系设计

发展具有原始创新性骨架的新型手性配体和催化剂，研究配体和催化剂的刚性、电性和立体效应对催化反应影响的规律性，发展高效的手性催化合成方法。

3.2 金属络合物手性催化

利用手性活化、分子识别与组装原理，采用组合方法，发展手性双功能金属络合物以及多组分配体金属络合物催化剂新体系，在此基础上发展全新的高效、高选择性不对称碳-碳和碳-杂原子键形成反应，并应用到生物活性分子和天然产物合成中，为生物活性分子和天然产物发展高效、原子经济和绿色的合成方法。

3.3 生物酶手性催化

利用细胞催化系统，建立和发展新型生物催化反应，揭示反应的机理；研究组合生物催化、生物催化与金属催化的结合，发展化学和生物催化相结合的方法，并应用于一些重要手性分子的合成。

3.4 微、纳米尺度多相手性催化

设计合成新型的微、纳米尺度固体手性催化材料，研究受限环境中手性诱导的规律性，发展包括手性光化学反应在内的高效手性催化反应，为均相手性催化剂的负载和实用化提供新的途径，这也是实现手性技术工业应用的重要途径。

参考文献

[1] 施灵，吴集迎. 深化实践教学改革培养创新型工科人才[J]. 高教论坛，2004（01）

[2] 曾广杰，郗蕴超，徐国斌，刘向东. 传统专业改造的探索与实践[J]. 高等工程教育研究，2003（03）

第7篇：化学催化剂行业分析范文

炭纤维是一种主要以sp2杂化形成的一维结构炭材料。根据其合成方式和直径不同可分为：有机前躯体炭纤维（PAN基、粘胶丝基、沥青基炭纤维）、气相生长炭纤维(Vapor-growncarbonfiber简称VGCF)、气相生长纳米炭纤维(Vapor-growncarbonnanofiber简称VGCNF)、炭纳米管（carbonnanotube简称CNT），如图1所示。自从1991年Iijima［1］发现纳米炭管以来，由于其特殊的物理性能和力学性能而引起科学家们的广泛兴趣，同时也促进了气相生长炭纤维在纳米尺度上即气相生长纳米炭纤维的研究。

气相生长纳米炭纤维一般以过渡族金属Fe、Co、Ni及其合金为催化剂，以低碳烃化合物为碳源，氢气为载气，在873K～1473K下生成的一种纳米尺度炭纤维。它与一般气相生长炭纤维(VGCF)所不同的是，纳米炭纤维除了具有普通VGCF的特性如低密度、高比模量、高比强度、高导电等性能外，还具有缺陷数量非常少、比表面积大、导电性能好、结构致密等优点，可望用于催化剂和催化剂载体、锂离子二次电池阳极材料、双电层电容器电极、高效吸附剂、分离剂、结构增强材料等。Tibbetts［2］在研究了VGCF的物理特性以后，发现小直径气相生长炭纤维的强度比大直径的强度要大。

Endo［3］用透射电镜观察到气相生长法热解生成的炭纳米管和电弧法生成的炭纳米管的结构完全相同。所有这些，都使气相生长纳米炭纤维的研制工作进入了一个新阶段。

另外，从图1的直径分布来看，纳米炭纤维处于普通气相生长炭纤维和纳米炭管之间，这决定了纳米炭纤维的结构和性能处于普通炭纤维和纳米炭管的过渡状态，因而，研究普通炭纤维、纳米炭纤维、纳米炭管的结构和性能的差异将具有重要的意义。

2气相生长纳米炭纤维的制备方法与影响因素

刘华的实验结果表明VGCF的强度随着直径的减小而急剧增大［4］。Tibbetts［2］在研究VGCF的物理特性时，也预测小直径的VGCF要比大直径的VGCF强度要大得多。由于VGCF的直径主要是由催化剂颗粒的大小来决定的［5］，因此大批量生产VGCNF的关键问题是催化剂颗粒的细化。

目前，VGCNF的制备主要有三种方法：基体法［6，7］、喷淋法或者流动催化剂法［8］和改进的流动催化剂法［9］。所谓的基体法是将石墨或陶瓷作基体，施以纳米级催化剂颗粒做“种籽”，高温下通入碳氢气体化合物，在催化剂的作用下碳氢气体分解并在催化剂颗粒的一侧析出纳米级纤维状炭。例如，Rodriguez［10］在基体上喷洒超细催化剂粉末，即用所谓的基体法高温降解碳氢化合物气体制备出50nm～80nm的VGCNF。这种基体催化剂方法可以制备出高质量的VGCNF。但是，超细催化剂颗粒的制备非常困难，在基体上喷洒不均匀，而且纳米炭纤维只在有催化剂的基体上生长，因而产量不高，不可能工业化生产。Tibbetts［8］用喷淋法或者流动催化剂法在一个垂直的炉子里成功地制备出了50nm～100nm的VGCNF。虽然这种方法提供了大量制备VGCNF的可能性，但是由于催化剂与碳氢气体化合物的比例难以优化，喷洒过程中铁颗粒分布不均匀，且喷洒的催化剂颗粒很难以纳米级形式存在，因此在制备纤维的过程中纳米级纤维所占比例少，而且总是伴有大量的炭黑生成。

为了解决以上两种方法的不足，充分利用基体法和喷淋法各自的优点，本研究小组用改进的气相流动催化剂法，在水应炉里，生长出10nm～100nm的VGCNF［9］。改进的流动催化剂法的主要特征是，催化剂并不是附着在基体上，也不象制备VGCNF所用的喷淋法或者流动催化剂法，将催化剂前驱体溶解在碳源溶液中，而是以气体形式同碳氢气体一起引入反应室，经过不同温区完成催化剂和碳氢气体的分解，分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒，因此分解的碳原子在催化剂上将会以纳米级形式析出纤维状炭。由于从有机化合物分解出的催化剂颗粒可以分布在三维空间内，因此其单位时间内产量可以很大，可连续生产，有利于工业化生产。

影响气相生长炭纤维的因素很多，研究也较充分，如氢气的纯度、碳氢气体化合物的分压、氢气和碳氢气体化合物的比例、反应温度、催化剂（颗粒大小、形状、结晶构造）的选取、气体的流量、微量元素的添加（如S）等都会影响到VGCF的生长。由于VGCNF和VGCF一样也是双层结构，即由两种不同结构的炭组成，内部是结晶程度比较好、具有理想石墨结构、中间空心的初期纤维；外层是结晶程度比较差、具有乱层结构的热解炭层［9］。因此，影响气相生长炭纤维的因素，也将影响着VGCNF的生长。

(1)氢气除了作载气外，还用以将Fe、Co、Ni等的金属化合物还原成为起催化作用的Fe、Co、Ni等单质。另外，还具有下列作用：(a)H2在金属表面上的化学吸附可以阻止石墨炭层的凝聚反应；(b)H2在金属表面上的化学吸附也可以弱化金属与金属间的结合力，使金属颗粒的大小适合于生长炭纤维［10］；(c)H2的存在也可以使催化剂颗粒重构，以形成可以大量吸附碳氢化合物的表面［11］。

(2)其它元素如硫的加入对VGCF的生长也产生很大影响，Kim［12］在研究硫的吸附与碳在Co做催化剂析出时的相关作用时发现：少量的硫可以促进金属表面的重构，防止催化剂失活。硫量过大，则会生成过多的硫化物，抑制催化剂的催化活性。另外，少量的硫也可以促进催化剂颗粒分裂，这对于生长高质量的纳米级VGCF具有非常重要的作用。

(3)为了高效率生长VGCNF，催化剂一直是研究的热点。Baker发现在铁磁性金属中添加第二种金属可以改变炭纤维的生长特性，产生非常高的有序结构［13］，生长多种形态的炭纤维。而且可以减少催化剂颗粒直径，VGCF的产量和生长速率也有所提高［14］。人们也发现往过渡族金属(Fe、Co、Ni)中引入第二种金属同样也能影响VGCNF的形貌和特性［6,7］.Chambers等在研究往Co里加入Cu对VGCNF的结构和性能的影响后,发现所制备的VGCNF具有非常高的结晶性［7］。

另外,Rodriguez［6］用纯铁作催化剂制备出石墨片层平行于纤维轴向的ribbon型的纳米炭纤维;用Fe-Cu(7:3)作催化剂制备出石墨片层与纤维轴向呈一定角度的herringbone型的纳米炭纤维;用硅基铁作催化剂制备出石墨片层垂直于纤维轴向的纳米炭纤维。所有这些现象都说明了催化剂颗粒的特性影响着纳米炭纤维的生长。

总之，氢气的分压、催化剂的选取、碳氢化合物的流量、微量元素的加入都会影响炭纤维的生长，对于VGCNF的制备，所有这些因素都必须加以考虑。

3气相生长纳米炭纤维的生长机理

一般认为，VGCNF与VGCF一样是由两种不同结构的炭组成的，内层是结晶比较好的石墨片层结构（即纳米炭管），外层是一层很薄的热解炭，中间是中空管。这些结构特性决定了VGCNF两个不同的生长历程。即先是在催化剂表面气相生长纳米纤维，然后是在其上面热解炭沉积过程。其中，在催化剂表面气相生长纳米炭纤维可以分为以下几个过程：

(1)碳氢气体化合物在催化剂表面的吸附；

(2)吸附的碳氢化合物催化热解并析出碳；

(3)碳在催化剂颗粒中的扩散；

(4)碳在催化剂颗粒另一侧的析出，纤维生长；

(5)催化剂颗粒失活，纤维停止生长。

目前，世界各国的科学家对VGCNF的生长机理还没有一个统一的认识，在许多方面还有争议。

例如：碳在催化剂颗粒中的扩散是靠温度梯度为推动力还是靠浓度梯度为推动力；真正起催化作用的是金属单质还是金属碳化物至今也是一个争论的焦点。

Oberlin［5］用Fe-苯-H2体系生成了VGCF，并对催化剂颗粒的电子衍射进行分析，发现有渗碳体Fe3C的存在。Audier［15］用选区电子衍射技术也发现了Fe5C2和Fe3C的存在。Baker［16］在研究了各种Fe的氧化物和碳化物的反应活性之后不同意渗碳体有催化活性的观点。当用很高浓度的渗碳体做催化剂时，没有发现炭纤维生长。

Yang在研究H2对碳降解的作用时发现，Fe3C表面对苯的热解无活性，通H2后恢复了金属性，则生长炭纤维的活性也恢复了。尽管金属碳化物有催化活性的说法与实验结果不符合，但碳化物的表面作用不可忽视。

另外，碳在催化剂颗粒中的扩散是靠温度梯度为推动力还是靠浓度梯度为推动力也是一个争论的焦点。最初，Baker［16］假定碳在催化剂颗粒中的扩散是靠温度梯度为推动力的。碳氢气体化合物在催化剂颗粒一侧放热分解，而在另一侧吸热析出。这样，就在催化剂颗粒中存在一个温度差，从碳氢气体化合物分解出的碳原子在这种温度梯度的作用下从催化剂颗粒的另一侧析出，生长炭纤维。

而Holstein［18］则认为碳在催化剂颗粒中的扩散是等温扩散，是靠浓度梯度为推动力的。Rostrup-Nielsen和Trimm［19］也认为碳在催化剂颗粒中的扩散是靠浓度梯度为推动力的。Holstein和Boudart［20］通过计算得出当金属催化剂表面发生放热反应的时候，在气体/金属界面和金属/纤维界面所产生的温度差小于0.1K可以忽略。另外，Rostrup-Nielsen［19，21］也发现在催化剂颗粒表面发生吸热反应的纤维生长。因此，他们认为碳在催化剂颗粒的扩散是靠浓度梯度为推动力而不是靠温度梯度为推动力的。不论靠什么作推动力，炭纤维的生长速度主要由碳原子在催化剂颗粒中的扩散速率决定，则是不容置疑的［18］。当催化剂表面被热解碳完全覆盖而失去催化活性时，纤维就停止生长。

对于碳氢气体化合物催化热解析出碳和催化剂失活的问题，许多科学家研究了金属与气体的界面反应。碳作为碳氢气体热解的最终产物有三种聚集状态：颗粒、片状及纤维状。随着反应条件不同，三种形态所占的比例将有所变化。当碳氢气体分子与催化剂颗粒相撞时，碳－氢、碳－碳键被削弱，再与气氛中的氢作用，各原子将重新组合，有人认为这时将产生一种活性很高的过渡态碳原子［22］,它继续变化的方向有以下几个：

(1)再与吸附在铁表面的氢和碳氢化合物结合;

(2)与同类碳原子相连形成表面包覆碳;

(3)进行催化剂体内扩散;

(4)析出、连续长出炭纤维;

其中(2)与催化剂失活有关。

尽管上述生长过程，为典型的晶须状纤维提供了一个合理的解释，但对于分叉状、多方向状、螺旋状VGCF却不能自圆其说。对于VGCF的分叉现象，可能是由于碳以固态形式从催化剂中析出，这会对催化剂颗粒产生排挤力，这种排挤作用可能会使催化剂颗粒分裂为两个或更多的小颗粒，这些小颗粒对纤维的生长仍然起着催化作用，结果导致了VGCF的分叉。

对于双向状、多方向状、螺旋状VGCF的生长机理，人们还没有统一和明确的认识。目前也仅仅是一些推测，认为氢气和第二种金属的加入，会使催化剂颗粒重构，形成适于生长VGCF的多个晶面［15］，然后是碳原子在颗粒中的扩散，在晶面上析出，生长VGCF。气相生长炭纤维尽管有大约二十年的研究和发展历史，但由于其生长过程的复杂性，人们对其生长机理的认识还远未完成，随着实验技术的发展，认识将更加深入。

4气相生长纳米炭纤维的性能及应用前景

作为一维结构的VGCNF具有许多优越的性能，因此它的潜在应用十分广阔。

由于VGCNF的缺陷数量很少、结构致密，所以VGCNF具有高强度、高比模量的力学性能，其强度比普通VGCF大。并且VGCNF具有直径小、长径比大的特点，因此可以用于高级复合材料的增强体，也可以用于航空、航天、环境、工民建材料及日常生活用品及其它高科技领域。

VGCNF表面具有分子级细孔，内部也具有细孔，比表面积大，气体可以在VGCNF中凝聚，因此可以吸附大量气体，是极具潜力的储氢材料，也可用作高效吸附剂、催化剂和催化剂载体。

另外，纳米炭纤维还具有较高的导电性，可望用于锂离子二次电池阳极材料、双电层电容器电极等。

直径为10nm～20nm的炭纤维在结构上和纳米管的结构相似，使气相生长法代替电弧法制备高纯度的纳米炭管成为可能。总之，高质量的纳米级VGCF的大量制备、充分利用其特性，开发新的应用领域，将是人们为之努力的方向。

5改进流动催化剂法制备的VGCNF

很久以前，人们就发现碳氢气体化合物通过过渡族金属表面催化降解可以析出微米级炭纤维，但直到九十年代才发现此种技术也可用来制备纳米炭纤维和纳米炭管。

本研究小组根据纤维直径大小主要由催化剂颗粒大小决定的这一事实，我们用易挥发的过渡族金属有机化合物析出的Fe、Co、Ni原子可以凝聚成纳米级催化剂颗粒的特点，采用改进的流动催化剂法制备出纯净的纳米炭纤维。如以苯为碳源，以二茂铁为催化剂前驱体，以氢气为载气，在1373K～1473K下成功地制备出直径在5nm～500nm内可控的纳米炭纤维。并且经过一系列的实验研究，发现了一种VGCNF的生长促进剂-含硫化合物，它一方面可以有效地阻止无定形碳、炭黑等杂质的生成，另一方面可以大大增加VGCNF的产量和收率。实验装置如图2。得到的VGCNF外观上有两种形式。一种为薄膜状“织物”，非常薄；一种为块状，有弹性，得到的产物如图3(a),3(b)所示。

实际上这些束状纤维是由许多单壁或者多壁纳米炭管组成的［23］。图5(a)和5(b)是块状产物的SEM和TEM形貌。从SEM图中可以看出块状产物也非常纯净。纤维直径分布比较均一，而且大部分纤维可以观察到中空管的存在，纤维的表面也非常光滑。

用改进的流动催化剂法制备VGCNF不仅设备简单，而且能半连续或连续生产，制备的VGCNF具有直径分布比较均匀、产品纯度高等优点，目前正在深入研究该方法的放大技术。

6小结

VGCNF是一种十分独特的纳米炭材料，具有许多与众不同的特性，如非常小的尺寸、独特的电学性能、特别优良的力学性能及吸附与催化特性。VGCNF具有十分广阔的应用前景，对其进行广泛而深入的基础和应用研究，具有十分重要的科学意义。

参考文献

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第8篇：化学催化剂行业分析范文

关键词：催化剂 化学方应 影响 工业应用

催化剂是在化学反应中有着至关重要的作用，比如提高化学反应速度，或者是改变反应产物等等。下面就谈一下对于催化剂的认识。

1 催化剂的简介。

催化剂就是加快或者减慢化学方应的的一种物质，催化剂和催化反应体系各种各样。催化剂的催化过程就是改变化学物质的活性，它的反应体系一般有均相催化反应和多相催化反应，还有酶催化反应体系。在不同的反应之间有着比较大的差异，所以对于化学反应的速率就有不同的影响。

实验仪器和试剂：试管两支、过氧化氢、木棒、火柴、二氧化锰

实验步骤：

在一支试管中加入5ml15%过氧化氢溶液，把带火星的木条深入试管中。

另一支试管中同样加入5ml15%过氧化氢溶液，并加入二氧化锰，然后将带火星的木条深入试管中。

对比观察两支试管中带火星的木棒的复燃情况。

实验现象：观察会发现，未加二氧化锰试管中的木棒变红，但是不复燃，而加入的立刻复燃。这就说明二氧化锰作为催化剂加快了化学反应，从而得出催化剂的反应实质。

如图就是催化剂的反应机理图：

其中Y值代表的是活化能，催化剂就是通过降低反应的活化能来达到改变化学反应速率的。虽然催化剂在反应过程中不会变性，但是催化剂存在失活的现象，成为催化剂的衰老，如图所示：

2 催化剂对不同的化学反应有着不同的影响

2.1均相催化剂

均相催化剂对应的是均相催化反应，均相催化剂催化的反应物一般是不会改变状态的，一般都是处于同一种物质状态物态，或者是气态，或者是液态，或者是固态。如果说反应物是固态，那么催化剂也是固态。高锰酸钾生成氧气的化学方程式是2KMnO4加热=K2MnO4+MnO2+O2，在这个反应中，很明显是用二氧化锰作为这个反应的催化剂，在这个反应中高锰酸钾和二氧化锰都是固态，而且两者不发生反应，所以说二氧化锰是一个均相催化剂。

2.2多相催化剂

多相催化剂催化的是多相催化反应，多相催化剂催化的反应物一般是不会处于同一种状态的，比如在反应物是固态，催化剂有可能是液态或者气态。例如：在生产人造黄油过程中，一般是采用镍作为催化剂的，镍在作为催化剂时一般处于固态，固态的镍通过复杂的过程把不饱和的植物油和氢气转变成饱和状态的脂肪。在这个过程中，固态镍是作为催化剂，但是它催化的化学方应物中植物油是液态，氢气是气态，在反应前后镍的质量和理化性质并没有发生变化，这就证明了多相催化反应中催化剂和反应物不处于同一种状态。

2.3生物催化剂

生物催化剂又称为酶催化剂，它在反应过程中有至关重要的作用。在生物体内都有一套酶体系，这套体系维持着身生物体内各种化学反应的正常进行，在生物体内，酶对放反应的过程有有加速的，也有减慢的，酶就是为了维持生物体能够正常的进行循环。酶在高温度下容易失活，所以生物体一般会维持一个相对稳定的温度状态，以确保各项反应能够正常进行。

2.4正、负催化剂

在化学反应中，对于不同的催化剂而言，对化学反应有着不同影响，催化剂可以分为两种，一种就是加快反应速率，另一种就是减慢反应速率，我们把加快化学反应加快反应速率的催化剂叫做正催化剂；相反的，把化学方应速率减慢的催化反应叫做负催化剂。

2.3催化剂的作用

在有些化学方应过程中，催化剂作为一个中间产物存在，例如在二氧化硫生成三氧化硫中，总反应是2SO2 +O2=2SO3，分写的话可以写成NO+O2=2NO2，SO2+NO2 = SO3+NO，很明显NO是一个中间的过渡产物。另外有些反应的反应速度跟催化剂与反应物的接触面有关系，接触面越大，反应过程催化剂的作用越明显。

3 催化剂在化学方应中的运用

催化剂的使用可以很好地降低工行业成本的计算，增加企业的效益。近年来，国内外轻质烷烃异构化新工艺和新催化剂发展迅速，对工业催化剂的进一步发展有重要的指导意义。如下图就是联合工艺的流程图：

在工业上本来很多化学反应时是不可以实现的，或者反应速度很慢，或者反应的速度很快，导致人们不能操作，催化剂的使用很好地改进了这些问题，在很大程度上拓展了工业生产过程中中化学反应的反应物的来源，很好地为企业的的材料来源提供了很大的便利。

4结语

总之，催化剂使化学反应向着对人类有利的方向进行，或是改变反应速率，提高产率，又或是净化废物，保护环境。催化剂就像工业的守护者，将我们的工业生产带向更高、更好。

参考文献

第9篇：化学催化剂行业分析范文

Abstract： Ethylene trimerization catalyst is composited by central metal A， nitrogen-containing ligand B， alkyl aluminum D and accelerators halide C，according to the different preparation pattern of four components， it is intended to improve the catalyst's activity，selectivity and product n-rate， reduce costs. 1-hexene n-rate reached 99.35% with the use of the catalyst partially premixed mode. In the condition of the suitable proportion of catalyst premix， the product n-rate fully meets the production requirements.

关键词： 1－己烯；乙烯三聚合；反应活性；选择性；催化剂预混

Key words： 1-hexene；trimerization of ethylene；reactivity；selectivity；catalyst premix

中图分类号：TQ208 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）35-0309-03

0 引言

聚乙烯（PE）是一种重要的合成树脂，具有广泛的用途。在生产高密度聚乙烯（HDPE）或线型低密度聚乙烯（LLDPE）的过程中，通过加入碳原子数大于3的不饱和烯烃与乙烯共聚，可以降低聚合物的密度，从而控制产品的熔体流动指数（MIR），改善机械加工性能和耐热性能。共聚单体的含碳数目越高，聚合物的综合性能越佳。目前，PE的共聚单体类型主要有3种：C4（1-丁烯）、C6（1-己烯）和C8（1-辛烯）。丁烯共聚聚乙烯是全球生产量最大的PE品种，己烯共聚聚乙烯则是发展最快的PE品种，目前国外公司研发的PE新产品约94.0%采用己烯作为共聚单体，丁烯共聚产品仅占4.0%左右。以1-己烯为共聚单体生产的LLDPE和HDPE树脂，较1-丁烯共聚树脂具有更好拉伸强度、流变性、耐快速和慢速开裂性、抗冲击性，耐环境应力开裂性能达到5000h以上，特别适合于生产包装膜和农膜[1]。自20世纪90年代以来，国外聚乙烯生产厂家趋向于使用1-己烯及1-辛烯替代1-丁烯来生产高档次的PE产品，1-己烯作为共聚单体的需求量正在不断增加，其开发利用前景十分广阔，用1-己烯代替l-丁烯生产高性能的LLDPE和HDPE已成为今后发展的必然趋势[2，3]。

燕化公司5万吨/年乙烯三聚制1-己烯成套技术工业化以来，在产品销售、工艺优化、产品质量提高等方面都取得了显著成绩。目前，已累计生产1-己烯产品约4万吨，在国内已经全部替代进口产品，并部分出口国外。1-己烯产品投放市场后，除本身产生了较好的经济效益外，也使用户采购成本大幅降低，产生了显著的经济和社会效益。按照用户的要求，1-己烯产品正构率要达到99%以上，为此进行了催化剂预混研究。

1 实验部分

1.1 试验试剂

乙烯，聚合级，北京燕化公司化工一厂提供

吡咯，分析纯，日本三菱公司

异辛酸铬，自制

三乙基铝（TEA），分析纯，Burris-Druck公司

庚烷，分析纯，北京益利化学品公司

四氯乙烷，分析纯，国药集团化学试剂有限公司

六氯乙烷，分析纯，北京化学试剂有限公司

1.2 试验仪器

模试反应釜及控制仪 北京先达力石化科贸有限公司

HP-7890型气相色谱仪 惠普公司

岛津2010气相色谱仪 岛津国际贸易（上海）有限公司

1.3 试验方法

乙烯用压缩机升压到5.0MPa，再经脱水脱氧罐脱去多余的氧气和水分，用微量氧分析仪和微量水分析仪检测，使乙烯气中氧和水含量均在10μg/g以下，再经稳压和流量计计量后进入反应釜。反应釜容积1000mL，电动搅拌，水浴加热。每次实验前，先将反应釜洗涤、加热抽真空和高纯氮置换处理，以除去反应釜中的水和氧等有害物质。在室温下将配制好的催化剂和溶剂加入反应釜，及时通入一定量的乙烯，迅速升温。达到反应温度后，将系统压力升至给定压力进行反应。反应完成后，将反应釜急冷至室温，分别计量气、液相产物。反应实验装置见图1。

1.4 分析方法

反应液：采用北京分析仪器厂生产的7890型气相色谱仪，色谱柱SE-52毛细管柱，在45℃恒温4min后，再以25℃/min的速率升温至270℃，于300℃汽化、检测。

1，2-二氯乙烯：采用采用岛津2010气相色谱仪，色谱柱：PEG-20M，在40℃恒温4min后，再以一定的升温速率升温至150℃，于240℃汽化、检测；氧分分析采用英国产SYSTECH EC 90型氧分析仪；水分分析采用日本三菱化成株式会社生产的CA-20型水分析仪。

2 结果与讨论

2.1 模试装置催化剂预混方案设计 乙烯选择性齐聚合制1-己烯是由中心金属铬组成的四元催化剂体系在溶液中催化乙烯转化为1-己烯的过程，属于均相配位催化反应。其特点是工艺简单、目标产物选择性高，1-己烯的选择性可达90％以上。四元催化剂由中心金属A、含氮配位体B、烷基铝D和促进剂卤化物C组成，根据四种组分不同的配制方式，旨在实现提高催化剂的活性、选择性以及产品的正构率，降低成本，提高产品竞争力。共进行了12组方案，每组方案进行多次平行实验，实验结果列于表1。

由表1可见，方案1四种组分完全不混合，活性高但正构率低，只有97.33%，主案12四种完全混合，活性低但正构率高，达到99.35%，为了更好地兼容活性和正构率，决定采用方案12的方式进行实验。但其中D组分采用部分预混方式，即D组分一部分进行混合，一部分直接进入反应器。

2.2 模试装置催化剂部分预混实验结果 根据客户要求的1-己烯产品正构率要达到99%以上，决定采用优选的方案12方式进行实验。但其中D组分采用部分预混方式，即D组分一部分进行混合，一部分直接进入反应器，实验结果列于表2。

从表2中实验结果可以看出：通过部分预混后，催化剂的活性、选择性和正构率都有了一定程度的改善；且催化剂预混的适合比例范围为1.5：1.5-2.0：0.6-1.0，同时，从表中结果可以看出最佳的预混比例为1.5：2.0：0.8。因此，根据上述实验结果我们认为，在工业装置中提高催化剂的活性、选择性和产品正构率，在预混比例为1.5：2.0：0.8时产品的正构率能够完全满足生产要求。

2.3 工业装置催化剂部分预混实验结果

2.3.1 实验目的 提高反应液中1-己烯的正构率，并保持较高的催化剂活性和选择性。

2.3.2 实验预混流程 催化剂部分预混流程见图2。

2.3.3 实验方法 实验起始时间及催化剂进料量、预混配比见表3。

2.3.4 实验结果 催化剂部分预混实验期间，反应液的取样频次为每2小时一次。①催化剂预混对技术指标的影响。预混实验时，1-己烯正构率和产品纯度变化见图3，催化剂活性和反应负荷的变化见图4，催化剂预混实验结果见表4。

从图3可以看出，23％及29％三乙基铝参与预混的实验效果不明显，1-己烯正构率和产品纯度没有明显变化；40％三乙基铝参与预混实验时，1-己烯正构率和产品纯度都明显提高，反应液中1-己烯正构率达99.21％，产品纯度达99.11％，但催化剂活性和反应负荷略有下降。从图4可以看出，催化剂预混进料时，催化剂活性降低，进而影响到反应负荷。40％三乙基铝参加预混时影响比较明显，催化剂活性从160k品/g铬降低到105k品/g铬，反应负荷从100％降低到67％左右。②催化剂预混进料对经济指标的影响。催化剂预混实验时因催化剂活性降低，因而装置负荷降低，装置单位能耗增加，变化情况见图5。

3 结论

①四元催化剂由中心金属A、含氮配位体B、烷基铝D和促进剂卤化物C组成，根据四种组分不同的配制方式，旨在实现提高催化剂的活性、选择性以及产品的正构率，降低成本，采用催化剂部分预混方式，1-己烯正构率达到99.35%。②催化剂预混的适合比例范围为1.5：1.5-2.0：0.6-1.0，同最佳的预混比例为1.5：2.0：0.8。在预混比例为1.5：2.0：0.8时产品的正构率能够完全满足生产要求。③工业化装置催化剂部分预混实验结果，23％及29％组分C参与预混的实验效果不明显，1-己烯正构率和产品纯度没有明显变化；40％组分C参与预混实验，1-己烯正构率和产品纯度都明显提高，但催化剂活性和反应负荷略有下降。40％组分C参与预混实验，反应液中1-己烯正构率达99.21％，产品纯度达99.11％。

参考文献：

[1]Bryan K. B.. Linear Low Density Polythylene，Supplemente Report NO36 Droeess Eeonomies Program，SRI international，February 1993：25.