2.2催化剂的实验室开发2.2.4次要组分的选择当催化剂的活性组分及载体选定后，如催化剂的某些性能还不够理性，则可加入少量助剂或添加剂进行调制。可从下面两方面考虑经验方法：熔点、电负性、化合价和离子半径、酸碱性等基于对反应机理的考察：借助剂的作用使反应按要求的反应历程进程第29页，共41页，星期日，2025年，2月5日2.2催化剂的实验室开发2.2.5实验室制备和活性评价制备方法可以多样化，特殊化，结合现代分析测试、表征手段，通过详细筛选和优化实验使给定反应具有最大的活性及选择性。实验室用反应器模拟工业微型化，温度和压力可以准确测量及控制，反应物有足够的净化纯度以降低中毒性，一般常用固定床反应器。第30页，共41页，星期日，2025年，2月5日关于催化剂开发与设计第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日2.1概述催化剂“开发”概念除了有创新、发展甚至发明这一层意思而外，还包罗了一个催化剂新品种从实验室研究直到其稳定地在工业上使用这个全过程的所有工作在内。它既包括了催化剂设计、制备、测试、评价等各方面多专业的工作，也包括了实验室研究（小试）、中试及大厂生产和使用等各个工作阶段在内。这是一个庞大的工作体系。因此，一般来讲，即使局部更新一个已经工业化的催化剂，也需要3~5年的时间，而且要耗费巨大的资金和人力。开发工作的每一步都要仔细地考虑经济因素。第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日工业催化剂的开发可分为二个层次，5种类型：1.创造性开发理论设计，实验验证性开发筛选实验性开发偶然发现，深入开发2.改良性开发对靶催化剂的改良开发(现有催化剂样品的剖析、改良）对已知催化剂的改良性开发（无催化剂样品）第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日开发一个全新的催化过程:即这一过程以前是没有的，必须设计一种新的催化剂，使这一催化过程能有效地进行，并具有工业使用价值。改进现有的催化过程:即这一催化过程已经实现了工业化，但催化剂的某些特性，如活性、选择性、强度、寿命（或者说再生周期）、对毒物的敏感性等有令人不满意之处，需要设计一种新的催化剂，或改进现有催化剂的某些性能，以期取得更好的经济效果。这就是工业催化剂的换代开发设计。催化剂制备工艺的改进：主要发生在催化剂制造厂，为了经济上的理由，制造厂需要改变某种催化剂的制备工艺。例如，用高效化工单元操作设备去代替低效设备，以提高劳动生产率；用价格较低的原料代替较贵的原料，以降低成本；某些原料（特别是是天然载体）的物理性质或化学组成有所改变，需要改变工艺生产条件以保持甚至提高质量。从国内外催化剂开发的历史看，工业催化剂的开发大体可以分为难易程度不等的三种情况。第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日例一：铁系氨合成催化剂的研制
1820-1900年间，已有很多科学工作者以铂系贵金属为催化剂进行N2+3H22NH3反应的研究工作。但是由于当时热力学平衡基本原理不成熟，反应是在高温低压下进行的，因而大都以失败告终。
1904-1907年间，Nernst及Haber在研究合成氨反应的热力学平衡时采用了高压的条件，终于弄清了这个反应体系的实质。Haber在德国Karlsruhe学院的实验室里，在他自己与助手RobertLeRosotynol(英国人）设计的高压设备中，第一次成功地从氮和氢合成了较多量的氨，从而奠定了合成氨工业装置的基础。第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日
1908年2月Haber与BASF公司的代表CarlBosch开始洽谈工业化问题。CarlBosch是合成氨工艺的重要奠基人，他全面地考虑了合成氨工艺上涉及到的原料、产品及工艺路线等一系列问题。他组织了化学家、化学工程师、物理学家、机械工程师、以及材料工程师的通力合作，完成了合成氨这个庞大工程体系对合成氨工业化作出了重要贡献。
1909年Haber采用锇(Os)细粉在17.5MPa和600℃获得了单程转化率8%这一当时能达到的最高水平。Haber在完成了高压试验之后又从催化剂方面着手解决合成氨转化率低的动力学问题。但Os的价格过于昂贵（是白金的十倍）且存量少。之后Haber又发现铀（U）可作为合成氨催化剂，但铀也是十分稀缺贵重的物资。第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日
1909年11月6日Mittasch的助手Wolf博士在一个实验柜中发现一瓶放置多年的瑞典Gallivare铁矿石，他以此