化物所催化60年.ppt

——大连化物所催化展现的魅力
李文钊
2007-09-14
魅力催化
自然界催化现象普遍存在(1)
地球上生命的起源—无机物合成有机物
氨基酸
矿物
水H2O
NH3
CH4
N2
无机物
有机物
自然界催化现象普遍存在(2)
人的生命过程—维持人体新陈代谢过程
食物
空气
水
酶催化剂(金属粒子/蛋白质)
常温
常压
氧化
还原
分解
异构
能量
代谢
自然界催化现象普遍存在(3)
植物的光合作用
CO2+H2O 碳水化合物+O2
hν
酶,常温常压
自然界催化现象普遍存在(4)
牛吃的是草,产的是奶
工业界催化无处不在
化学工业90%的过程与催化有关
—催化是现代化学工业的基础一点不过分
美国GDP中和催化有关占20%,1998年用催化剂13亿美元,而产品价值达万亿美元,对国民经济贡献巨大。
全球催化剂市场增长
年份
1989
1996
2001
产值(亿美元)
36
86
107
催化应用十大领域
军工
生物化工
制药化工
环保
天然气
化工
精细化工
石油化工
石油炼制
无机化工
煤化工
催化应用
人体健康手性催化氧化
可再生能源
1918年哈伯合成NH3
硫酸
***
合成氨
聚烯烃芳烃
1973年金属有机催化
TNT肼分解燃料电池硝基胍
源头事后(尾气)
H2、甲醇、二甲醚、 FT合成
催化裂化重整加氢裂化加氢精制
正是这十大领域的应用和相
应的基础研究,加上化物所
催化实在业绩, 1987年成
立了“国家催化重点实验室”。
1994年科技部
“国家催化工程研究中心”
顺利落户化物所。
催化科学发展(诺贝尔奖得主)
年份
获得者
贡献
1909
Ostwald
催化,化学平衡和反应速率
1912
Sabatier
有机分子催化脱氢反应
1918
Haber
工业合成NH3方法
1932
Langmuir
表面化学和吸附
1961
Calvin
光合作用中的化学过程
1963
Natta-Ziegler
乙烯丙烯催化聚合反应
1973
Fischer,Wilkinson
金属有机化合物
1992
Marcus
分子间电子传递过程
2001
Knowles,Noyori, Sharpless
手性催化氧化反应
催化作用原理
E0
A+B
AB
E1
E2
反应热力学
反应自发进行的热力学判断是Gibbs自由焓减少:即ΔG<0
反应动力学
反应即使自发,由于有能垒存在,反应速度也可以极慢
催化只能管动力学,但不能改变反应的热力学性质
ΔG<0
催化剂是在反应中添加的一种物质,其本身不参与产物组成,但能够降低能垒以加快反应速度
催化作用的选择专一性
平行反应
A B
A C
相继反应
A B C
催化剂的选择性作用也就是通过调节不同反应的反应速度来最大限度生成目的产物
例1:
合成气
Cu/ZnO
Rh
Ni
Fe,Co
CH3OH
乙醇,乙二醇
CH4+H2O
烷烃,烯烃
例2:
甲醇
(二甲醚)
烯烃
MTG
芳烃
MTO