Катализ.Лекция презентация

катализатор ускоряет реакцию.
Отрицательный катализ – катализатор (ингибитор или антикатализатор) замедляет реакцию.

Автокатализ – явление ускорение реакции при воздействии продукта реакции или одного из промежуточных веществ.

Промоторы (активаторы) – вещества, добавление которых к катализатора увеличивает его активность, селективность, устойчивость.

Каталитические яды (контактные яды) – вещества, воздействие которых на катализатор приводит к уменьшению его активности или полному подавлению каталитического действия.

Носитель – вещества сами по себе неактивные, на которые наносится катализатор. Может выполнять следующие функции: увеличение рабочей поверхности катализатора, защита от спекания, стабилизация определенной химической формы, участие в каталитической реакции и др. Бывают искусственные и естественные.

Ипатьев (1867 – 1952)

Крупнейший ученый, оказавший огромное влияние на развитие промышленного катализа.
Заложил основы катализа высоких давлений.
Алкилирование;
Гидрокрекинг;
Изомеризация.

Каталитический крекинг.
Углубление переработки нефти.

1940-1950 гг. Дегидроциклизация парафинов.
Новый источник получения ароматических соединений.

1950-1960 гг. Процессы гидроочистки.
Углубление переработки нефти, повышение качества моторных топлив.

1953-1960 гг. Каталитическая полимеризация олефинов.
Широкое внедрение пластических масс.

1958-1962 гг. Гомогенные катализаторы селективного окисления.
Продукты тонкого органического синтеза, гидрофильные пластики.

1960-1968 гг. Катализаторы гидроформилирования.
Синтез кислородсодержащих соединений из нефти и газа.

1980-1983 гг. Катализаторы превращения метанола в углеводороды.
Вовлечение природного газа в получение моторных топлив.

1985 г. Иммобилизованные ферменты.
- Синтез биологически активных веществ.

чистой, если сырье перерабатывается эффективно, исключается использование токсичных и опасных реагентов и растворителей, а доля отходов или нежелательных продуктов минимизирована.

!

Пример: селективное окисление этилена.

Некаталитический способ.
Три стадии.
Образование соли.

Каталитический способ.
Одна стадия.
Селективность 90%.

Каталитическое сжигание топлив

Создание высокой температуры;
Небольшой срок работы змеевиков;
Избыток кислорода (воздуха);
Образование оксидов азота;

Оптимальная температура;
Отсутствие «выгорания» рабочих элементов печи;
Стехиометрическое количество кислорода (воздуха);
Резкое снижение содержания оксидов азота среди продуктов горения;

Системы накапливания солнечной энергии

Системы накапливания солнечной энергии

Использование «вредного» тепла от сил трения

Утилизация тепла от трения быстро летящего объекта для производства дополнительного количества энергии.

5. Использование катализа в решении проблем переработки минерального сырья

«Каталитическое вскрытие» руд.

Создание топливных элементов (к.п.д. > 70%)

Катализ в ядерной энергетике

Каталитическое дожигание выхлопных газов

1 – сота; 2 – гофрированный подстилающий слой; 3 – корпус нейтрализатора; 4 – керамическая подложка; 5 - абсорбционный слой; 6 – покрытие из благородных материалов.

Каталитическая очистка сточных вод

9. Каталитическая переработка дорогих окислителей (компонентов ракетных топлив)

каталитических систем к мультифазным, гетерогенезированным, мембранным;
Переход от чисто гетерогенных каталитических композиций к гомогенизированным (гомогенно-гетерогенным), структурно-организованным;
Вовлечение в проведение процессов фото- и электрокатализа;
Проведение процессов в сверхкритических условиях;
Сопряжение с биокатализом.

(L)2PdCl2 (L = Si(OMe)3 с PPh3) на кремнии – катализатор для реакции Судзуки (получение полиолефинов, стиролов, замещенных бифенилов).

восьмислойного нанокластера Pd (Pd2060(NO3)360(OAc)360O80), и (b) пятислойного нанокластера Pd (Pd560(NO3)100(OAc)250O10) c ГЦК куботетраэдральной формой.

Использование стабилизированных кристаллитов металлов. Наноразмерные кусочки кристаллической структуры металла, стабилизируемые специальными молекулами (лигандами). Такие «гигантские кластеры» очень стабильны и могут быть отделены от продуктов реакции ультрафильтрацией.

Изображение просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения HR-TEM

древообразной с регулярными ветвлениями структурой).

Нанореактора;
Гетегенно-гомогенный катализ.

Денример-катализатор.

Схематичное изображение нанореактора.

катализатора к «чистому знанию».
Выявление природы (состава и строения) активных центров катализаторов для проведения конкретных химических превращений.

Обратная задача: от «чистого» знания к реальному катализатору.
Разработка методов получения активных центров с максимально возможной объемной или поверхностной концентрацией.

Разрешение AFM достигает 3×10-12 м!