slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Kataliza heterogeniczna Adsorpcja PowerPoint Presentation
Download Presentation
Kataliza heterogeniczna Adsorpcja

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 37

Kataliza heterogeniczna Adsorpcja - PowerPoint PPT Presentation


  • 281 Views
  • Uploaded on

Kataliza heterogeniczna Adsorpcja. Procesy adsorpcji na powierzchni cia ł stałych Adsorpcja jest procesem, w którym cz ą steczki ( lub cz ą stki , fragment cz ą steczki - rodnik, atom) jednej substancji zostaj ą zwi ą zane na powierzchni innej substancji. Typy adsorpcji:

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Kataliza heterogeniczna Adsorpcja' - tan


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Kataliza heterogeniczna

Adsorpcja

Procesy adsorpcji na powierzchni ciał stałych

Adsorpcja jest procesem, w którym cząsteczki ( lub cząstki , fragment cząsteczki - rodnik, atom) jednej substancji zostają związane na powierzchni innej substancji.

Typy adsorpcji:

1) adsorpcja fizyczna (fizysorpcja)

2) adsorpcja chemiczna (chemisorpcja)

slide3

Kataliza heterogeniczna

  • Adsorpcja węglowodorów: 
  • acetyleny > dieny > alkeny > alkany
  •  polarne związki > niepolarne związki
  •   Dla wielu metali stwierdzono , że siła chemisorpcji zmienia się w szeregu:
  • O2 > C2H2 > C2H4 > CO > H2 > CO2 > N2
  • Dwa typy chemisorpcji;
  • molekularna lub asocjacyjna chemisorpcja, w której wiazania adsorbowanej cząsteczki zostaja zachowane,
  • dysocjacyjna chemisorpcja, w której wiazania adsorbowanej cząsteczki zostaja rozerwane i fragmenty cząseczki sa adsorbowane na powierzchni katalizatora.

H2C––CH2

Pt – Pt – Pt - Pt

H H

Ni−Ni−Ni−Ni

slide7

Kataliza heterogeniczna

  • Większość katalizatorów zawiera trzy typy składników:
  • substancja aktywna ( 0,1 – 100%)
  • nośnik
  • promotory
  • Rola składników aktywnych – aktywność katalityczna
  • Podział:
  • metale
  • tlenki i siarczki półprzewodnikowe
  • tlenki i siarczki izolatory
slide8

Kataliza heterogeniczna

Rola nośnika:

a)rozwinięcie powierzchni właściwej substancji aktywnej

b)podniesienie odporności mechanicznej,

c)zwiększa stabilność,

d)zapobiega rekrystalizacji substancji aktywnej,

e) modyfikacja składników aktywnych

slide9

Kataliza heterogeniczna

Podstawowe nośniki w katalizie heterogenicznej i ich zastosowanie

slide10

Kataliza heterogeniczna

Promotory

Do katalizatora w trakcie wytwarzania dodaje się różne substancje zwane promotorami, które mogą zmieniać aktywność, selektywność, stabilność katalizatora.

Rola promotora:

a)promotory strukturalne- modyfikacja struktury fizycznej substancji aktywnej,

b)promotory chemiczne–modyfikują strukturę elektronową substancji aktywnej

c)hamowanie aktywności niepożądanej,

d)podnoszenie aktywności pożądanej, poprawianie selektywności procesu.

slide13

Kataliza heterogeniczna

Dezaktywacja katalizatora, która polega na częściowej lub całkowitej utracie aktywności wskutek:

 1)działania niewielkich ilości substancji zwanych truciznami kontaktu. Truciznami katalizatorów są: siarkowodór, siarczki organiczne i nieorganiczne, związki arsenu, związki fosforu, ołowiu, rtęci.

2)Zmniejszenia powierzchni aktywnej w warunkach podwyższonej temperatury, w wyniku rekrystalizacji lub spiekania - nieodwracalne

 3)Utrata aktywnych komponentów z powierzchni katalizatora do fazy gazowej w wysokich temperaturach.

4)      Mechaniczne pokrywanie powierzchni katalizatora zanieczyszczeniami np: pyłem lub substancjami stałymi powstającymi podczas katalizy.

slide14

Kataliza heterogeniczna

Związek między aktywnością i selektywnością katalizatora a:

-         efektami energetycznymi związanymi z oddziaływaniem pomiędzy powierzchnią katalizatora a reagentami tzw. czynnik energetyczny

-         budową centrum aktywnego oraz budową reagujących cząsteczek tzw. czynnik geometryczny

-         struktura elektronowa atomów tworzących centrum aktywne oraz reagujących cząsteczek (liczba koordynacyjna, ilość zapełnionych lub wolnych orbitali atomu lub jonu w sieci itp) tzw. czynnik elektronowy

slide16

Kataliza heterogeniczna

Czynnik energetyczny

Zależność między aktywnością katalizatora a jego wielkościami termodynamicznymi

slide20

Kataliza heterogeniczna – czynnik elektronowy

Zgodnie z teorią Paulinga struktura krystaliczna metalu jest utrzymywana poprzez wiązania kowalencyjne sąsiadujących atomów. Zaproponował on trzy rodzaje d-orbitali zwiąąanych z każdym atomem w stanie stałym:

·        wiążące d-orbitale (które uczestniczą w tworzeniu wiązania metalicznego), które mogą brać udział w zhybrydyzowanych orbitalach spd;

·        metaliczne d-orbitale zaangażowane w przewodnictwo elektryczne

·        atomowe d-orbitale niewiążące, które mogą przyjąć elektrony.

slide24

Kataliza heterogeniczna

  • Katalizatory redoks (reakcji utleniania-redukcji)
  • Metale - reakcje uwodornienia
  • Tlenki metali półprzewodniki – reakcje utleniania
  • Katalizatory jonowe (kwasowo-zasadowe)
  • Tlenki metali izolatory – reakcje kwasowo-zasadowe
slide25

Skład

Własności

Reakcje redukcji

Reakcje utleniania

Reakcje kwasowo-zasadowe

metale

tlenki metali półprzewodniki

tlenki metali izolatory

Pierwiastki

Pt, Pd, , Rh, Ni, Co

Mo, V, Cr, Fe,

Co, Ni, Mn

Al, Si, Mg, P

Reakcje katalizowane

 uwodornienie, odwodornienie, całkowite utlenienie

selektywne utlenianie, całkowite utlenianie, odwodornienie

 izomeryzacja, kraking, alkilowanie, odwodnienie

Substancja aktywna

atomy, klastery, ziarna , wodorki metalu

 tlenki, oksosole, roztwory stałe

tlenki, glinokrzemiany, zeolity

Centra aktywne na powierzchni

zbiór atomów M (Mn)

poledry -M-O-

centra Brönsteda (H+, OH-) i Lewisa (Al3+, O2-)

 Podstawowe formy chemisorpcyjne substratów

H*, R* (rodniki węglowodorowe)

R*, R+, O2-, O-, O2-

karbokationy, karboaniony

Nośnik

S>50m2/g

S<10m2/g

Kataliza heterogeniczna

slide26

Kataliza heterogeniczna

Katalizatory heterogenicznych reakcji utleniania-redukcji – metale i tlenki metali półprzewodniki

I, VI, VII, VIII

Cu, Ag, Cr, Mo, W, U, Fe, Co, Ni, Pt, Pd itp.

Cechy:

zmienna wartościowość,

podatność do tworzenia kompleksów,

stosunkowo niewielka energia potrzebna do wyrwania elektronu.

slide27

Kataliza heterogeniczna

Kataliza metalami

Metale grup przejściowych, pojedyncze lub w mieszaninie z innymi składnikami, katalizują wiele rekcji redoksowych

z udziałem cząsteczkowego wodoru :, uwodornienie, odwodornienie, hydrogenoliza ( rozerwanie wiązania C-C, C-O, C-N i uwodornienie),

z udziałem cząsteczkowego tlenu: reakcje utleniania całkowitego.

slide28

Kataliza heterogeniczna

Kataliza metalami

w technologii nieorganicznej:

synteza amoniaku na katalizatorach żelazowych i utlenienie amoniaku na katalizatorach platynowych,

technologii organicznej:

uwodornienie tłuszczów na kat. niklowych,

selektywne uwodornienie dienów i acetylenu w mieszaninie z alkenami na katalizatorach palladowych,

uwodornienie CO do węglowodorów (synteza Fischera-Tropscha) na katalizatorach żelazowych,

reformowanie benzyn na katalizatorach zawierających metal (Pt, Pt-Re, reakcje uwodornienia i odwodornienia) naniesiony na Al2O3 (reakcje krakingu i izomeryzacji)

reakcje utlenienia węglowodorów i CO do CO2.

slide29

Kataliza heterogeniczna

Katalizatory metaliczne jednorodne:

katalizatory do syntezy amoniaku-żelazo, uwodornienia tłuszczy- nikiel Ranya.

Rozkład fazy metalicznej na nośniku:

M-M < M-N to metal tworzy warstwę o grubości jednego atomu;

M-M > M-N to wówczas metal tworzy cząstki trójwymiarowe - ta forma występuje częściej.

slide31

Kataliza heterogeniczna

* - miejsce aktywne

slide32

Kataliza heterogeniczna

Wysoka aktywność metali przejściowych w reakcjach uwodornienia:

umiarkowane wartości ciepła adsorpcji,

znaczna szybkość chemisorpcji wodoru i węglowodorów (energia aktywacji prawie= zeru)

slide33

Kataliza heterogeniczna

  • Kataliza tlenkami metali
  • Najważniejsze procesy przemysłowe katalizowane przez tlenki metali:
  • -         -utlenianie SO2 do SO3 na V2O5,
  • -         -utlenianie węglowodorów do tlenków organicznych, aldehydów, kwasów oraz alkoholi do kwasów.
  • Reakcje utleniania:
  • reakcje selektywnego utleniania
  • a. utlenianie z zachowaniem liczby atomów węgla w cząsteczce
  • b. utlenianie z częściową degradacją cząsteczki
  • reakcje całkowitego utlenienia
slide34

Kataliza heterogeniczna

rozróżnia się dwa typy reakcji utleniania:

-elektrofilowe przez elektrofilowe formy tlenu O2, O2-, O-,

-nukleofilowe polegające na reakcji nukleofilowego tlenu sieciowego O2-