催化导论讲义-zlh4.ppt

催化导论
第一章、催化作用基本原理
§ 吸附与催化
(第二讲)
催化科学与工程系
二、多相催化反应的基本步骤
反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散
反应物分子从催化剂颗粒外表面向孔内表面扩散
反应物分子在催化剂内表面吸附
吸附的反应物分子在催化剂表面上迁移、化学重排和反应
产物自催化剂内表面脱附
产物从催化剂颗粒内表面向孔外表面扩散
产物从催化剂颗粒外表面扩散到反应气流中去
(四)表面反应
特征
快速运动的表面吸附物种的反应,二维过程
表面物种间的反应符合化学原理
适当吸附强度的物种有利于反应
举例
(四)表面反应
(四)表面反应
速率式
假设:
吸附剂表面是均匀的;
吸附的分子之间无相互作用;
每个吸附分子占据一个吸附位,吸附是单分子层的。即吸附是定域的;
吸附、脱附过程处于动力学平衡之中。
控制步骤决定总速率
可用Langmuir等温式描述表面覆盖率θ
(四)表面反应
将θ代入Langmuir等温式
对速率式简化
(五)产物步骤
产物的脱附(吸附的逆过程)
产物的内扩散
产物的外扩散
上述步骤为连串过程,总速率常数
三、吸附热与固体吸附剂的表面模型
吸附热——吸附过程中的热效应,是固体表面
与吸附分子之间相互作用强度的量度。
吸
附
热
的
大
小
物理吸附或化学吸附的信息
计算吸附态的熵
与理论熵值进行比较
推断实际吸附态的性质
吸附热
三、吸附热与固体吸附剂的表面模型
吸附热分类
吸附热效应产生过程
积分吸附热
微分吸附热
一定温度下,在整个吸附过程中,催化剂表面吸附1mol气体所放出的热量
一定温度下,催化剂表面上吸附少量气体所引起的热量变化
起始吸附热——外推到覆盖度为零时的微分吸附热
等量吸附热——吸附量固定(即覆盖度一定)的微分吸附热。
三、吸附热与固体吸附剂的表面模型
吸附热与覆盖度的关系
覆盖度——催化剂表面被吸附质占据的程度。
用θ表示。
对于单层吸附
定义式