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1. Characteristics of surface catalysis

§ 8 Heterogeneous catalysis. 1. Characteristics of surface catalysis. (1) Mechanism of reaction. Langmuir (1921): 多相催化是通过被吸附物质之间的反应 而实现的。. Taylor (1926): 发生多相反应的必要条件之一是至少有 一种反应物分子被化学吸附。. diffusion. A(g) + B(g). A s (g) + B s (g) + 2S. adsorption. reaction. AS + BS. PS.

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  1. §8 Heterogeneous catalysis 1. Characteristics of surface catalysis (1) Mechanism of reaction Langmuir (1921): 多相催化是通过被吸附物质之间的反应 而实现的。 Taylor (1926): 发生多相反应的必要条件之一是至少有 一种反应物分子被化学吸附。 diffusion A(g) + B(g) As(g) + Bs(g) + 2S adsorption reaction AS + BS PS desorption diffusion Ps(g) + S P(g) + S

  2. a 稳定期 老化期 成熟期 t 多相催化与表面化学吸附密切相关； (2) 影响催化剂活性的因素复杂 催化剂活性的评定方法 催化剂寿命曲线

  3. 影响因素： ① 温度 a Tc : critical temperature To : optical temperature Tc To T ② 制备方法 ③ 分散度(多孔结构)

  4. (3) 催化剂表面是不均匀的,反应只发生在表面 少数 特定的位置上---活性中心( active center) ① 毒物的作用 Pt - Rh 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 1273K 混合气中含有10-7 PH3 , 活性完全消失 ② 吸附热随表面覆盖率增加而减小. ③ 表面的不同部位有不同的催化活性 Pt (C3H7)2CO C6H5NO2 + H2 加CS2 ,反应(1)不进行,但反应(2) 仍可进行

  5. ④ 表面结构对反应性能的影响 +4H2 (六方结构) Pt, 过量H2 CH3 n-C6H14 +H2 ( 四方结构) i - C6H14 (台阶结构) ⑤表面组成和价态对反应性能的影响 合成NH3催化剂的表面组成 元素 Fe K Al Ca O 体相组成 40.5 0.35 2.0 1.7 53.2 表面组成(还原前) 8.6 36.1 10.7 4.7 40.0 表面组成(还原后) 11.0 27.0 17.0 4.0 41.0

  6. 气固表面催化反应 一般来说，多相催化反应包括下面五个基本步骤： 1.体相的反应物向催化剂表面扩散； 2.反应物发生化学吸附； 3.吸附后的分子发生表面化学反应； 4.产物从表面上解吸； 5.解吸产物扩散到体相中

  7. 气固表面催化反应 • 扩散控制 • 吸附或脱附控制 • 表面反应控制 • a. 单分子反应 • b. 双分子反应 • Langmuir－Hinshelwood机理 • Rideal机理

  8. 单分子反应 A P 表面反应控制 近似认为A与P吸附都可迅速达到平衡

  9. 1.产物 P 吸附很弱，也即 • A 吸附很弱或压力很低， 为一级反应 b. A 吸附很强或压力很高， 为零级反应 c. A 吸附及压力适当， 为分数级反应 表面反应控制 讨论：

  10. 2.产物 P 吸附很强，而A吸附很弱也即 表面反应控制 讨论： 3.产物 P 吸附很强，而A吸附也很强也即

  11. 双分子反应A＋B P 表面反应控制 1. Langmuir－Hinshelwood 机理

  12. 表面反应控制

  13. 双分子反应A＋B P 表面反应控制 2. Rideal 机理

  14. 表面反应控制

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