上海交通大学：《能源材料——原理与应用》课程教学资源（课件讲稿）05 催化及化石能源催化转化材料（催化与催化剂 Catalysis & Catalyst）

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催化及化石能源催化转化材料 催化与催化剂 Catalysis & Catalyst

>ma HANCHAL IIAO TONG UNIVERSYEN 1日日日 颗粒物 NOx HC 受不 了3！ 上游充通大粤 亏染，危害健康/ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 得果日面

颗粒物 NOx CO HC 受不 了了！ 光化学污染，危害健康！

1.Exhaust System:Mufflers,Catalytic Mufflers, Catalytic Converters and Resonators. 2.Cabin Filters:(Cellulose,Activated Carbon,and HEPA Media). SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSIT 1日日日 3.Air Intake Systems:Plastic Air Cleaners, 2 Filter Elements,Resonators,and Duct work. 3 4.Fuel Filters/Water Coalescers. 5 5.Fuel Lines 6 6.Crankcase Ventilation Filter/System (Plastic,Metal). 7.Formed Tubes:Exhaust Tubes, Radiator Tubes,and Flexible Tube Assemblies. 8.Lube Oil Filters:(High Performance Synthetic or Cellulose Media). 9.Exhaust Accessories:Heat Sheilds. Clamps,Mounting Flanges, Adapters,Brakets,and Hangers. 三元催化（三效催化） o CO+NO→CO2+N2 HC HC+NO→CO2+H2O+N2

三元催化（三效催化） CO ＋ NO→ CO2 ＋ N2 HC ＋ NO → CO2 ＋ H2O ＋ N2 NO CO HC

三元催化技术：改变了你的呼吸 VGHAI JIAO TONG UNIVERS 1日日日 Catalysis promotes environment protection 8 source:EEA reference emissions shift petrol to diesel naticnal programmes 6 introduction 3-way catalysts 5 heavy duty vehicle emission standards (Euro 1) actual emissions rew emission standards passenger cars and heaw dury vehicles 19801982 19841986 1988 19901992 19941996 1998 2000 Year NO,emissions from road transport showing the different contributions in the reduction of NOx emissions and the role of the introduction of 3-way catalyst cars

三元催化技术：改变了你的呼吸空气

自然给我们的启示 GHAI JIAO TONG UNIVERSIT 场“雷雨”一场“肥

自然给我们的启示 一场“雷雨”一场“肥

自然界中的固氮路径 ANGHAI JIAO TONG UNIVERST N2(=N)→NO3,NH4 闪电固氮： N2+O,=2NO 2NO+O,=2NO, 3NO2+H2O-2HNO3+NO 微生物固氮：一些植物通过微 生物种群将空气中游离态的氮转 化为化合态的氮的过程 上洋文通大粤 N2- 固氮酶NH4 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

自然界中的固氮路径 • 闪电固氮： N2+O2=2NO 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO N2 （N N）→ NO3 - , NH4 + • 微生物固氮 ： 一些植物通过微 生物种群将空气中游离态的氮转 化为化合态的氮的过程。 N2 NH4 固氮酶 +

实例：根瘤菌 ANGHAI 1日日 VERS 形态：棒槌形、T”形或Y” O TONG UN 固氨微生物的种类 共生固氮微生物 结构：原核单胞 生理：①需氧异养；②互利共生（具种属特异 性)；③侵入豆科作物根部后不断繁殖可刺激 根薄壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。 实例：圆核固氮菌 自生固氮微生物 形态：杆菌或短杆菌 结构：原核单细胞 作用：①固氮；②分泌生长素，促进植株生 长和果实发育

固氮微生物的种类 共生固氮微生物自生固氮微生物 形态：棒槌形、“T”形或“Y” 结构：原核单细胞形 生理：①需氧异养；②互利共生（具种属特异 性）；③侵入豆科作物根部后不断繁殖可刺激 根薄壁细胞分裂、组织膨大成根瘤。 形态：杆菌或短杆菌 作用： ①固氮； ②分泌生长素，促进植株生 长和果实发育。 结构：原核单细胞 实例：根瘤菌 实例：圆核固氮菌

人工固氮 GHAI JIAO TONG UNIVERS 实现人工固氮的动力源 ,人口增长对粮食的需求，导致对氮肥的需 求量在迅速增长。 19世纪，军事工业生产炸药也需要大量的 硝石，因此解决氮肥来源必须另辟途径。 催化剂 Fe N2+3H2→2NH3+Q 总体积缩小的放热的可逆反应 德国马普学会弗里茨-哈伯(Fritz-Haber)研究所的 Fritz Haber(1868~1934) 格哈德埃特尔(Gerhard Ertl)教授2007年诺贝尔化学奖 1918年诺贝尔化学奖

人工固氮 实现人工固氮的动力源 • 人口增长对粮食的需求，导致对氮肥的需 求量在迅速增长。 • 19世纪，军事工业生产炸药也需要大量的 硝石，因此解决氮肥来源必须另辟途径。 N2+3H2→2NH3 + Q 总体积缩小的放热的可逆反应 Fritz Haber (1868~1934) 1918年诺贝尔化学奖 Fe 催化剂 德国马普学会弗里茨-哈伯(Fritz-Haber)研究所的 格哈德·埃特尔(Gerhard Ertl)教授 2007年诺贝尔化学奖

大气中的N2 mw .o CHANGHAL IIAO TONG UNIVERSTE NO: 尿素及动 NO. 氮素化肥 植物遗体 土壤中的微生物

大气中的N2 尿素及动 植物遗体 NO3 - 土壤中的微生物 NH3 NO3 - 氮素化肥

催化：既古老又现代 ·科学意义上的催化作用的发现是在1811年由俄国的K 发现的：加热的淀粉水溶液中加入的无机酸如盐酸，可以促 进淀粉的分解生成糖，而无机酸本身不发生任何变化。 (C6H1206)n→nC6H1206△盐酸 1817年英国的Davy发现在加热的铂金丝上，乙醇和煤层气 (乙炔)可以发生燃烧。C,H0H+O2→C02+H20APt 1931年英国的Phillips等人发现铂金网是SO,的空气氧化反应 的优良催化剂。2SO2+O2→2S03△Pt 催化：当前研究非常活跃，并在解决未来能源和环境问题中 发挥独特作用 上泽究通大皇 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSTTY

催化：既古老又现代 • 科学意义上的催化作用的发现是在1811年由俄国的Kirchhof 发现的：加热的淀粉水溶液中加入的无机酸如盐酸，可以促 进淀粉的分解生成糖，而无机酸本身不发生任何变化。 (C6H12O6)n → nC6H12O6 Δ盐酸 • 1817年英国的Davy发现在加热的铂金丝上，乙醇和煤层气 （乙炔）可以发生燃烧。C2H5OH+O2 → CO2+H2O ΔPt • 1931年英国的Phillips等人发现铂金网是SO2的空气氧化反应 的优良催化剂。2SO2+O2 → 2SO3 Δ Pt • ……. • 催化：当前研究非常活跃，并在解决未来能源和环境问题中 发挥独特作用