二能量對應原則主要從催化劑與反應物種的相互作用對該反應所需能量影響程度的大小來研究催化劑和催化作用。好的催化劑應該使所希望的目標反應沿著能量最有利的途徑進行。對于上述的二位反應反應分兩步進行，第一步A-B和C-D鍵斷裂，吸附后生成多位絡合物，放出能量E′r(放熱為正)亦即多位絡合物（M）的生成熱Er′=(-QAB+QAK+QBK)+(-QCD+QCK+QDK)第二步多位絡合物分解，形成新鍵A-D和B-C，放出能量Er′′=(QAD-QAK-QDK)+(QBC-QBK-QCK)令u代表總反應AB+CD=AD+BC的能量（即反應熱），應等于產(chǎn)物和反應物的鍵能之差。u=QAD+QBC-QAB-QCD

令s為反應物和產(chǎn)物的總鍵能，

則s=QAB+QCD+QAD+QBC

令q為吸附總能量-吸附勢，則q=QAK+QBK+QCK+QDK

所以Er′=q-s/2+u/2Er′′=-q+s/2+u/2對于給定的化學反應，反應物和產(chǎn)物也都給定，s和u亦隨之確定，Er′和Er′′只隨q變化，是q的線性函數(shù)。q隨催化劑的更換而變化。Er‘Er“的變化是由催化劑的改變引起的。Er‘隨q的變化是斜率為1的直線，Er"隨q的變化是斜率為-1的直線.要使反應速度快，應盡量使兩步的速率相近，顯然只有兩條直線相交于一點時，Er‘=Er“這時總反應速率最快。在交點上（q=s/2E=u/2）該點的坐標與催化劑的種類無關(guān)。放熱反應，u為正值，交點在橫坐標的上方，吸熱反應，u為負值，交點在橫坐標的下方，這就是E-q火山形關(guān)系曲線?；鹕降淖筮叄╭<s/2)吸附勢q不高，從能量上看，速控步驟應是多位配合物的生成；火山的右邊，(q>s/2),多位配合物與催化劑活性位的鍵合較牢，這時的速控步驟應該是多位配合物的分解(成產(chǎn)物）。在交點的最佳條件下，E=Er‘=Er“=u/2其物理意義相當于兩步反應的能量相同。相當于在最適宜的催化劑時，能同時滿足第一步和第二步的要求，使得配合物的形成（吸附）和分解（脫附）都能順利進行。由此得到q=S/2E=U/2即最適宜催化劑的吸附熱的總和等于鍵能之和的一半，活化能大致等于反應熱的一半。

這就是選擇催化劑的能量對應原則。根據(jù)反應物和生成物鍵能的數(shù)據(jù)s值的計算容易，但是各種金屬催化劑上各種吸附鍵的鍵能數(shù)據(jù)較為缺乏。所以預測催化劑較為困難。甲酸在各種金屬催化劑上分解，活性與甲酸鹽的生成熱之間有火山形關(guān)系。左邊吸附鍵能低，覆蓋度低，活化絡合物的生成是速控步驟，一級反應；右邊鍵能高，表面覆蓋度很大，吸附常數(shù)很大，活化絡合物的分解為速控步驟，零級反應。Pt,Ir,Ru.Pd等金屬是在能量上與反應物有良好的對應關(guān)系，它們能同時滿足第一步和第二步反應的要求，使配合物的形成（吸附）和分解都能順利進行。此例是對能量對應原則的一個有力支持?！?負載型金屬催化劑載體對金屬的催化性能的影響是多方面的，包括活性、選擇性和穩(wěn)定性等。使用載體是調(diào)變金屬催化劑催化性能的重要方法之一。提高催化劑的活性和選擇性提高催化劑的穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定性，抗中毒穩(wěn)定性）提供活性中心，構(gòu)成多功能催化劑一載體和金屬之間的強相互作用（SMSIsupportmetalstronginteraction）

Tauster等研究了負載于載體TiO2上的Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等貴金屬催化劑對H2和CO吸附的規(guī)律。200℃低溫下還原的催化劑吸附H2和CO的能力較高，比（500℃）下還原的催化劑要高得多。

為了解釋這種現(xiàn)象測定了負載于載體上的金屬粒子的大小，發(fā)現(xiàn)金屬晶粒大小并沒多少差別。這樣的實驗結(jié)果只能說明載體和金屬顆粒之間存在著強烈的相互作用，高溫下還原的催化劑的載體和低溫下還原的催化劑的載體組成不同。高溫還原，使得易變價金屬氧化物還原，一部分Ti4+→Ti3+使得金屬的吸附性能、催化性能發(fā)生了很大的變化金屬-載載體強相相互作用用可以分分為三種種情況（a)相相互作用用局限于于金屬顆顆粒和載載體接觸觸部位，，在界面面接觸部部位的金金屬原子子因缺電電子具有有陽離子子的性質(zhì)質(zhì)，因而而對其他他金屬原原子的電電子性質(zhì)質(zhì)也產(chǎn)生生影響。。（b)分分散的的金屬原原子溶于于載體的的晶格中中或生成成混合氧氧化物。。主要發(fā)發(fā)生在表表面金屬屬（M1)和載體體中的金金屬組分分（M2)易形成成M1xM2yOz鹽類化合合物或M1xM2y金屬間化化合物的的那些催催化劑中中。這種種情況對對金屬的的電子性性質(zhì)影響響最大。。（C)來來自載體體的氧化化物對金金屬顆粒粒表面的的涂飾。?？赡軐е陆饘賹匐娮有孕再|(zhì)的改改變，也也可能在在接觸部部位形成成新的活活性中心心。由于金屬屬載體之之間的相相互作用用,出現(xiàn)現(xiàn)了電子子從載體體流向金金屬或從從金屬流流向載體體的電荷荷轉(zhuǎn)移。。本質(zhì)上金金屬-載載體之間間的強相相互作用用是在一一定的反反應條件件下的化學變化化和幾何何結(jié)構(gòu)變變化的綜綜合效應應。這對催化化劑的活活性可能能是好的的影響也也可能是是不好的的影響。。一類是烴烴類的加加氫和脫脫氫反應應，其活活性受到到很大的的抑制；；另一類是是有CO參與的的反應，，如CO+H2,CO+NO反反應，其其活性得得到很大大的提高高，選擇擇性也得得到改善善。后一類反反應的結(jié)結(jié)果從實實用的角角度，利利用SMSI對對解決能能源和環(huán)環(huán)保等問問題具有有潛在意意義。二載體體提供活活性中心心構(gòu)成多功功能能催催化化劑劑一個個復復雜雜的的反反應應其其反反應應機機理理是是由由多多步步基基元元步步驟驟組組成成的的，，而而每每一一步步需需要要在在各各自自獨獨立立的的活活性性中中心心上上進進行行；；因因而而對對多多功功能能催催化化劑劑產(chǎn)產(chǎn)生生了了需需求求。。在一一些些情情況況下下，，載載體體本本身身也也具具有有催催化化活活性性，，它它與與負負載載其其上上的的金金屬屬分分別別起起催催化化作作用用，，并并且且相相互互協(xié)協(xié)同同配配合合，，形形成成雙功功能能催催化化劑劑Pt/Al2O3就是是雙雙功功能能催催化化劑劑，，Pt具具有有金金屬屬功功能能（（氧氧化化和和還還原原作作用用）），，載載體體Al2O3是酸酸性性催催化化劑劑，，能能使使骨骨架架中中的的碳碳改改變變結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。這這樣樣一一個個催催化化劑劑既既可可以以進進行行氧氧化化-還還原原反反應應，，又又可可以以進進行行酸酸性性催催化化反反應應。。許多多反反應應過過程程都都需需要要雙雙功功能能催催化化劑劑。。比比較較典典型型的的例例子子是是催催化化重重整整反反應應，，如如正正己己烷烷（（重重整整的的原原料料））→→苯苯（（苯苯的的辛辛烷烷值值高高））需需要要經(jīng)經(jīng)過過一一系系列列脫脫氫氫、、加加氫氫、、異異構(gòu)構(gòu)和和環(huán)環(huán)化化六六步步反反應應,才才能能最最后后得得到到芳芳烴烴.只使用用具備備氧化化還原原活性性、沒沒有酸酸性的的Pt/SiO2做催化化劑和和只使使用具具備酸酸性而而無金金屬性性的SiO2-Al2O3做催化化劑都都不能能得到到和使使用Pt/Al2O3作催化化劑相相同的的結(jié)果果，只只有把把兩者者（Pt/SiO2和SiO2-Al2O3）磨得得很細細、均均勻的的混在在一起起，才才能得得到和和使用用Pt/Al2O3的近似似結(jié)果果。由由此證證明所所用的的催化化劑Pt/Al2O3就具有有雙重重功能能：金金屬功功能和和酸性性功能能?！?合合金催催化劑劑及其其催化化作用用原子半徑相相近，晶體體結(jié)構(gòu)相同同的一些金金屬?？梢砸曰ハ嗳酆虾闲纬珊辖鸾稹＝饘俚牡奶匦詴蛞蚣尤肫渌饘傩纬沙珊辖鸲母淖?。研究究表明合金金的化學吸吸附特性、、催化活性性與選擇性性和單金屬屬相比都有有很大的改改變。一合金催化化劑的重要要性及其類類型汽車廢氣催催化燃燒所所用的三元元催化劑是是活性組分分Pt-Rh-Pd負載于堇堇青石的整整體載體上上，對防止止空氣污染染起到了重重要的作用用。煉油工業(yè)中中用到的重重整催化劑劑其實是Pt-Re(orIr)/Al2O3，使汽油的的辛烷值有有大幅度的的提高。1第8族和和1B元素素所組成的的合金催化化劑例如Ni-Cu,Pd-Au等，容容易產(chǎn)生集集團效應改改變了表面面組成和結(jié)結(jié)構(gòu)，形成成了新的活活性中心。。常用于加加氫、脫氫氫和氫解反反應。2兩種種1B族元元素所組成成的，例如如Ag-Au，Cu-Au等等,用于改改善部分氧氧化反應的的選擇性。。3兩種種第8族元元素，例如如Pt-Ir,Pt-Fe等二大大多數(shù)合金金都會發(fā)生生表面富集集現(xiàn)象r為純組分分的表面張張力或表面面吉布斯函函數(shù)，a為為原子的面面積，X為為在A-B的合金中中A和B在在表面（S）和體相相中（b））所含的原原子分數(shù)。。在Ni-Cu合金的的表面上Cu得到富富集，在表表面上Cu的原子分分數(shù)可以為為80%。。因此表面面的性質(zhì)大大大不同于于體相的性性質(zhì)。這是是在設計和和研發(fā)合金金催化劑時時需要十分分注意的問問題。三Ni-Cu催催化劑可用用于乙烷的的氫解反應應，也可用用于環(huán)己烷烷的脫氫反反應。Ni-Cu的的組成對兩兩個反應催催化活性的的影響是不不同的。將將合金中Cu的百分分含量分別別對上述兩兩個反應的的催化活性性作圖，當當銅含量從從0%增至至80%時時，乙烷氫氫解活性降降低了四個個數(shù)量級；；環(huán)己烷的的脫氫速度度隨著銅的的加入，開開始先是略略有增大，，而后在很很寬的組成成范圍內(nèi)不不變，以后后則急劇下下降乙烷的氫解解反應涉及及C-C鍵鍵的斷裂，，是結(jié)構(gòu)敏敏感反應。。需要兩個個相鄰Ni原子的組組合結(jié)構(gòu)，，Cu的加加入極大的的降低了相相鄰的Ni原子的聚聚合狀態(tài)（（鎳的表面面雙位數(shù)減減少），使使活性中心心的數(shù)目迅迅速的減少少，導致活活性下降。。而環(huán)己烷烷的脫氫涉涉及的是C-H鍵的的斷裂，是是結(jié)構(gòu)不敏敏感反應。。因此在Cu的較大大的濃度范范圍內(nèi)，活活性不隨組組成變化。。四非晶晶態(tài)合金非晶態(tài)合金金是熔融狀狀態(tài)的金屬屬經(jīng)過急速速冷卻，(冷卻速度度>106℃/s)而得到到的類似于于普通玻璃璃結(jié)構(gòu)的非非晶態(tài)物質(zhì)質(zhì).由于冷冷卻速度足足夠快，就就有可能越越過結(jié)晶溫溫度而快速速凝固，使使合金液的的結(jié)構(gòu)在某某種程度上上被凍結(jié)下下來,可以以在某種程程度上保持持液態(tài)合金金的微觀結(jié)結(jié)構(gòu)。短程程有序長程程無序。非晶態(tài)合金金微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)在納米級級的范圍內(nèi)內(nèi)短程有序序，，其最最鄰近的原原子間的距距離和晶態(tài)態(tài)的差別很很小，配位位數(shù)也幾乎乎相同。表表面含有很很多配位不不飽和的原原子。在某某種意義上上來說，可可以看作含含有很多缺缺陷的結(jié)構(gòu)構(gòu)，而且分分布均勻，，從而具有有較高的表表面活性中中心密度。。長程無無序是是說微微觀結(jié)結(jié)構(gòu)的的三維維空間間排列列沒有有周期期性，，隨著著原子子距離離的增增大原原子間間的相相關(guān)性性迅速速減弱弱，相相互之之間的的關(guān)系系處于于或接接近于于完全全無序序的狀狀態(tài)。。非晶態(tài)態(tài)合金金可以以在很很大的的范圍圍內(nèi)對對其組組成進進行調(diào)調(diào)整從從而連連續(xù)的的控制制其電電子、、結(jié)構(gòu)構(gòu)等性性質(zhì)。。多數(shù)非非晶態(tài)態(tài)合金金都是是由過過渡金金屬和和某些些類金金屬元元素如如B,C,P,Si等構(gòu)構(gòu)成。。非晶態(tài)態(tài)合金金Ni-B用于于藥物物中間間體的的加氫氫工藝藝顯示示了非非常高高的活活性,類似似于貴貴金屬屬。我我國石石油化化工科科學研研究院院的閔閔恩澤澤院士士就上上述工工藝完完成了了中間間工業(yè)業(yè)試驗驗，獲獲得國國家的的特等等獎。?！?金屬催催化劑上重要要的催化反應應一加氫反反應Fischer-Tropsch合成，F(xiàn)-T合成成生成烷烴2nCO+(n+1）H2→CnH2n+2+nCO2nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2OCO生成烯烴2nH2+nCO→→CnH2n+nH2OnH2+2nCO→CnH2n+nCO2生成醇類2nH2+nCO→→CnH2n+1OH+(n-1)H2O（n+1)H2+(2n-1）CO→CnH2n+1OH+（n-1)CO2重整反應在不改變碳碳數(shù)的條件件下將直鏈鏈烴（烷烴烴或烯烴））轉(zhuǎn)變?yōu)楫惍悩?gòu)的產(chǎn)物物，環(huán)化的的產(chǎn)物或芳芳烴產(chǎn)物。。重新組合合。1直鏈鏈烷烴異構(gòu)構(gòu)為支鏈烷烷烴2直鏈烷烴烴的脫氫環(huán)環(huán)化(芳構(gòu)構(gòu)化）3烴的氫氫解4環(huán)烷烴烴的脫氫異異構(gòu)(芳構(gòu)構(gòu)化)三汽車廢廢氣處理催催化劑1汽車尾尾氣凈化催催化劑的作作用原理汽車尾氣中中含有CO,HC,NOx等污染氣體體，在三效效催化劑作作用下主要要發(fā)生如下下反應（1)氧化化反應2CO+O2→2CO22H2+O2→2H2O4HC+5O2→4CO2+2H2O(2)還原原反應CO+NO→CO2+N22HC+4NO→→2CO2+2N2+H24H2+2NO→→2H2O+N2(3)水蒸蒸氣重整反反應2HC+2H2O→2CO+3H2(4)水煤煤氣變換反反應CO+H2O→CO2+H22汽車尾尾氣凈化三三效催化劑劑的組成（(1）載體體蜂蜂窩狀狀整體式載載體，陶瓷材料：：多孔性堇堇青石，化學組成：：2MgO.2Al2O3.5SiO2商業(yè)上通常常制成Ф125mm*85mm圓柱柱體或Ф145mm*125mm*85mm橢圓體體。平行通道，，通道分布布達62孔孔/cm2整體式載體體的特點：：催化劑床層層壓降比顆顆粒狀催化化劑小2-3個數(shù)量量級，比表面積大大，比熱容容小氣體向向表面?zhèn)鳠釤峥?。適合合于于反反應應器器水水平平安安裝裝。。涂層層載載體體的的表表面面復復合合一一層層高高比比表表面面積積的的無無機機氧氧化化物物的的涂涂層層，，也也稱稱為為第第二二