过渡金属催化剂有二大特点： Ⅰ、 在反应气氛如H2、 O2气下， 过渡金属是以金属晶体存在。 Ⅱ、适合用于金属催化剂的 活性组份是那些外层有1～2个 S 电子，次外层为 d 电子， d 电子 为大部分充满状态的元素。 金属催化作用与d电子性质、 金属 晶体、表面结构有关。 3d带电子填充量为94%，若平均到每 个 Ni 原子上时，重金属捕捉剂 d轨道的电子填充量 为 9.4 个电子。即 Ni 金属晶体中的 Ni 原子d轨道中还差0.6个电子就可被完 全充满，使d轨道能量或d带能量处于 ，因而有很强的能力去获得电 子，我们把这个电子差额称之为 d 孔 穴。 20、25、36、38、40、42、46、59、 61 、 93-102 、 104-106 、 110 、 144 、 148、149（很重要） 、153、159、172 （不错） 、 173 （非常好） 、 177、 180 （以及后面连续的几页都比较重要） 页有重要信息 几何论和能量匹配论包括两 个方面： Ⅰ 、吸附物分子与活性位空 间结构的几何对应关系。 Ⅱ 、吸附物分子与活性位之 间的能量对应关系。 EFGH晶面的Miller指数： （100） ABC晶面的Miller指数： （222） 金属结构的应用在于： 形成合金：当原子半径相近，而 晶胞结构又相同的一些金属可以 相互取代，形成结构不被破坏的合 金， 如， Pd—Au， Pt—Re， Cu—Ni 等合金催化剂。 低 Miller 指数晶面上晶格原子排 布整齐，高能量的边、角原子少， 原子密度高，故其表面剩余能低， 稳定性高。 高 Miller 指数晶面则晶格排布 有不规整的地方，处于高能态的 边、角原子多，原子密度低，表面 剩余能高，稳定性差。 表面以下面几种方式来降低晶 体的总表面能： 1.尽量减少向外暴露的表面积。 2.暴露表面以低表面能的晶面为 主。 3.改变金属晶体外露的表面几何 结构。 4.增强金属与载体间的相互作用。 改变外露的表面几何结构以减 少表面能表面松弛与重构 （Relaxation & Reconstruction of Surfaces ） I. 表 面 松 弛 表 面 松 弛 （Relaxation） ： 是一种对体系能量 没有任何影响的微小的表面层重 排（ rearrangement ） ；它仅在垂 直于表面的方向上表面层间距的 变化，对表面的周期性、平行性和 对称性没有影响。 II. 重构（ Reconstruction ）表面重 构 （ The reconstruction of surfaces） ：是一种涉及表面原子发 生较大位移的表面现象。它出现在 不稳定的表面上。对表面的周期 性、平行性和对称性存在着影响。 催化剂吸附表面可以用 Miller指 数来表示，对吸附层则用 Wood指 数（Wood`s notation）来表示。 几何对应原则： 对反应物的活化，是由多个原子 或离子来完成的，即活性中心是由 多个活性原子或离子组成，重金属捕捉剂也称多 位体活性中心。这种多位体具有一 定的空间构型，当和反应物分子的 构型相互形成某一对应关系时，就 能加快催化反应的速率。 常见的多位体中心有：二位体、 三位体、四位体和六位体 吸附物在这样的表面上吸附时， 用于成键的轨道与金属原子的相 应轨道形成化学吸附键时，成键的 强度一定受到金属原子的空间排 列的影响，这就是催化的几何因 素，即几何论。 例3：在合成氨的催化反应中， α -Fe 的三个晶面（ 111 ） 、 （ 110 ）和 （100）对氨合成反应的催化作用 是不一样的， （111）晶面上的氨合 成活性是（100）晶面的13.5倍，是 （110）晶面的430倍。 活性金属原子按（111）面排列 佳，且原子间距为 2.4 ～ 2.8 埃。满足 上述要求的组份是： Co 、 Rh、 Ni 、 Pt、Cu和Re、Ru、Os。但是，Cu没 有活性。因为Cu没有空轨道，不能活 化环己烷。 说明反应物在某催化剂上满足： q＝ S/2，Er′＝Er″＝U/2时，该催化剂为 佳催化剂 载体与负载金属产生强相互作 用（SMSI） （strong metal-support interaction） 这种SMSI造成活性金属对H2、CO 吸附能力的明显下降。 利用合金催化剂中助剂金属对 活性金属的电子结构和表面结构 调变的作用 烧结的克服可从三方面考虑： Ⅰ、选取适当的助剂，形成空间阻 碍和合金化。 Ⅱ、在不影响活性和稳定性的前提 下，活性组份尽量选用高熔点的金 属。 Ⅲ、选择载体，加强载体与活性金 属间的相互作用，提高催化剂的热 稳定性。
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