chap 4 气固相催化反应本征动力学

《chap 4 气固相催化反应本征动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、4气固相催化反应本征动力学主要内容气固相催化过程及其特征固体催化剂及其结构特征参数气固相催化反应本征动力学气固相催化本征动力学实验测定14.1气固相催化过程及其特征气固相：反应物和产物均为气相，催化剂为固相反应过程（步骤）24.1气固相催化过程及其特征反应过程（步骤）?34.1.1非均相催化反应过程（步骤）催化剂多为多孔性介质，相对于丰富的内孔，外表面的催化作用贡献量可忽略不计※1外扩散：反应组分由物流主体催化剂外表面※2内扩散：反应组分由催化剂外表面催化剂内表面※3吸附：反应组分在催化剂活性中心上吸附※4表面化学反应：在催化剂表面

2、进行化学反应※5脱附：反应产物在催化剂表面解吸※6内扩散：反应产物由催化剂内表面催化剂外表面※7外扩散：反应产物由催化剂外表面物流主体4气固相催化反应的7个步骤、3个过程※1,7为外扩散过程；※2,6为内扩散过程※3,4,5为化学动力学过程※控制步骤的速率决定了整个宏观反应的速率本章讨论化学动力学过程54.1.2非均相催化反应历程（动力学过程）例子：A+BR+S吸附：A+AB+B表面反应：A＋BR+S脱附：RR+SS+催化剂（）作用：参与反应（改变反应历程），但其质和量在反应前后维持不变6催化反应过程的

3、特征1催化剂改变反应历程和反应速率2催化剂的存在不改变反应过程的热力学平衡特性（GO=－RTlnK）3催化剂等速加快/减小可逆反应的正逆反应速率4催化剂对反应过程的选择性至关重要5如果希望催化剂充分发挥作用，应当尽可能增加反应物与催化剂的接触74.1.3非均相催化反应速率表达84.2固体催化剂4.2.1催化剂的组成和组分选择1工业对催化剂的基本要求※良好的催化活性（尤指低温活性）※良好的选择性※较长的实用寿命※适宜的物理织构结构（Sg、Vg、孔径分布、活性组分分布、形状、尺寸）※较强的抗毒能力※较高的机械强度（不易磨损破碎）92

4、固体催化剂的组成固体催化剂由三部分组成，活性组分、助剂和载体；三者不能截然分开※1活性组分金属催化剂：Pd、Ag、Fe、Cu等（加氢、脱氢、裂解（少量用于氧化））半导体催化剂：金属氧化物、硫化物等（氧化、还原、脱氢、环化、脱硫（少量用于加氢））绝缘体催化剂：IIIA、IVA、VA族金属或非金属氧化物、卤化物等酸、碱催化剂：脱水、异构化、聚合、烷基化等（Al2O3、MgO、H2SO4、H3PO4、NaOH、分子筛）10※2助催化剂（促进剂）电子型：碱金属或碱土金属氧化物（K2O、Na2O等）结构型：用高熔点、难还原的氧化物可增加活性组分表面积和热

5、稳定性（Al2O3、MgO等）※3载体（稳定剂和分散剂）作用：改变催化剂机械强度、导热性和热稳定性，增大活性表面和提高适宜孔结构，提供活性中心减少催化剂活性组分用量常见类型：Al2O3、MgO、硅胶、硅藻土等※4抑制剂11原料预处理原粉制备煅烧成型预活化销售制备方法：浸渍法、共沉淀法、熔融法、机械混合法3催化剂制备4催化剂使用(1)起活期(2)第一活性过渡期(3)相对活性稳定期(4)第二活性过渡期(5)活性衰减或失活期12主要结构参数：比表面积、孔体积、孔体积（孔径）分布、固体密度、颗粒密度、孔隙率、孔内扩散描述的非特征参数－曲节

6、因子（迷宫因子）4.2.2固体催化剂的主要结构特征参数1比表面积:Sg（m2/g）－单位质量催化剂所具有的表面积，BET法测定。一般为5~1000m2/g2孔体积（孔容积）:Vg（m3/g）－单位质量催化剂所具有的微孔体积3固体密度（真密度）－不含微孔时的密度4颗粒密度（假密度）5颗粒孔隙率－微孔所占总体积的分率6孔径分布测定:压汞法－测大孔（即r>100~200Å)氮吸附法－测微孔（即10~200Å）13实质：消除内外扩散影响、考察固体催化剂及与其接触的气体分子之间的化学反应动力学（反应物吸附过程、表面化学反应和产物脱附过程）4.

7、3气固相催化反应本征动力学1吸附类别：物理吸附和化学吸附※1物理吸附特点(A)依靠范德华力（分子间引力），无明显选择性；(B)多层吸附；(C)吸附热大致与被吸附组分的冷凝潜热相当2~20kJ/mol（0.5~5kcal/mol）(D)吸附与脱附能快速达到平衡（可逆），吸附量随温度升高而降低4.3.1化学吸附与脱附14※2化学吸附特点(A)由固体表面与吸附分子间的化学键力所致，形成吸附化学键，产生表面活化络合物；(B)多为单分子层吸附，吸附满后不再吸附（即吸附量有上限）；(C)吸附热与化学反应热相当（同一数量级）21~418kJ/mol（5~1

8、00kcal/mol）(D)随温度升高，吸附量增加NOTE：（1）物理吸附不改变活化能，不是构成催化过程的主要原因；（2）化学吸附因化学键的作用，使被