吸附作用與多相催化.ppt

吸附作用與多相催化.ppt

ID:48398886

大?。?68.50 KB

頁(yè)數(shù):60頁(yè)

時(shí)間:2020-01-19

吸附作用與多相催化.ppt_第1頁(yè)
吸附作用與多相催化.ppt_第2頁(yè)
吸附作用與多相催化.ppt_第3頁(yè)
吸附作用與多相催化.ppt_第4頁(yè)
吸附作用與多相催化.ppt_第5頁(yè)
資源描述:

《吸附作用與多相催化.ppt》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第3章吸附作用與多相催化3.2多相催化的反應(yīng)步驟圖3-l多相催化反應(yīng)過(guò)程中各步驟的示意圖3.2.1外擴(kuò)散與外擴(kuò)散系數(shù)反應(yīng)物分子滯留層:反應(yīng)物分子產(chǎn)物分子稀釋劑分子特點(diǎn):穩(wěn)定3.2.1外擴(kuò)散與外擴(kuò)散系數(shù)層流層:阻礙反應(yīng)物分子的流動(dòng)顆粒的外表面和氣流層之間形成濃度梯度根據(jù)Fick定律:反應(yīng)分子穿過(guò)此層的通量比例于濃度梯度通量=DE(ch-cs)DE——外擴(kuò)散系數(shù);cs——反應(yīng)物在催化劑外表面的處的濃度;ch——均勻氣流層中反應(yīng)物的濃度3.2.1外擴(kuò)散與外擴(kuò)散系數(shù)實(shí)質(zhì)上:擴(kuò)散是流體與催化劑顆粒之間的一種物質(zhì)傳遞jD傳遞因子

2、(無(wú)量綱傳遞因子)氣固相間的傳質(zhì)系數(shù)kgSchmidt數(shù)(Sc)3.2.2內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)形成原因:當(dāng)反應(yīng)物分子到達(dá)催化劑顆粒外表面、經(jīng)反應(yīng)后尚未轉(zhuǎn)化的部分,就會(huì)在外表面與內(nèi)孔的任一點(diǎn)間出現(xiàn)第二種濃度差,穿過(guò)這種濃度梯度的過(guò)程,即發(fā)生所謂的內(nèi)擴(kuò)散。催化劑顆粒越大,內(nèi)擴(kuò)散限制越大。通量=DI(cs-c)3.2.2內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)流體在多孔催化劑中的擴(kuò)散分為三種:①容積擴(kuò)散——在孔徑較大、氣體較密集時(shí)發(fā)生的;②微孔擴(kuò)散(努森Knudson擴(kuò)散)——在孔徑較小、氣體密度低時(shí)發(fā)生的;③表面擴(kuò)散(構(gòu)型擴(kuò)散)——由于被吸附分

3、子由高濃度向低濃度的熱運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散而產(chǎn)生的。圖3-2孔徑大小對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響3.2.2內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)3.2.2內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)由于催化反應(yīng)經(jīng)受著內(nèi)、外擴(kuò)散的限制,常使觀(guān)測(cè)到的反應(yīng)速率較之催化劑本征的反應(yīng)速率要低,故存在一個(gè)效率因子(η)問(wèn)題,它定義為:本征反應(yīng)速率較大時(shí),效率因子就會(huì)變得很小。η定量的表達(dá)了催化劑內(nèi)表面利用程度。影響η的因素就是影響反應(yīng)速率和選擇性的因素。3.2.2內(nèi)擴(kuò)散與內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)η的求法:通過(guò)Thiele模數(shù)(φ)給出的。其中:φ是無(wú)量綱的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù),反映了催化劑顆粒形狀的影響。如圖3-3。3.

4、2.3反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附催化中的吸附總是化學(xué)吸附?;瘜W(xué)吸附本身是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,分為兩步進(jìn)行,即物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是借助分子間力,吸附力弱,吸附熱小;化學(xué)吸附是借助化學(xué)鍵,遵從化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的傳統(tǒng)規(guī)律。物理吸附和化學(xué)吸附的比較物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力(弱)化學(xué)鍵力吸附熱較小(8~20kJ/mol)較大(40~400kJ/mol)選擇性無(wú)選擇性有選擇性穩(wěn)定性不穩(wěn)定,易解吸穩(wěn)定分子層單分子層或多分子層單分子層吸附速率較快,受溫度影響小較慢,受溫度影響大3.2.3反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附發(fā)生化學(xué)吸附的

5、原因:①位于固體表面原子的配位狀態(tài)與本體不同——具有自由價(jià),配位數(shù)小于固體內(nèi)原子的配位數(shù);②每個(gè)表面原子受到一種內(nèi)向的凈作用力,將擴(kuò)散到其附近的氣體分子吸附并形成化學(xué)鍵。吸附作用的結(jié)果:使反應(yīng)物分子得到活化,降低了反應(yīng)的活化能,而使反應(yīng)速率加快。自由價(jià):雖然每個(gè)原子已與一定數(shù)目的原子結(jié)合在一起,但還有一定的再與其他原子結(jié)合的能力,這種剩余的化合價(jià)稱(chēng)為自由價(jià)或余價(jià)。配位數(shù):指化合物中中心原子周?chē)呐湮辉觽€(gè)數(shù)。晶體學(xué)中,配位數(shù)是晶格中與某一原子相距最近的原子個(gè)數(shù)。配位數(shù)與晶體結(jié)構(gòu)或晶胞類(lèi)型有關(guān),且決定原子堆積的緊密程度

6、,體心立方晶系中原子配位數(shù)為8。3.2.3反應(yīng)物分子的化學(xué)吸附3.2.4表面反應(yīng)化學(xué)吸附的表面物種在二維的吸附層中并非靜止不動(dòng)的,只要溫度足夠高,它們就成為化學(xué)活性物種,在固體表面遷移,隨之進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。例如:在氨的合成中,化學(xué)吸附的氫和化學(xué)吸附的氮在表面接觸時(shí),若表面的幾何構(gòu)型和能量是適宜的,就會(huì)發(fā)生下述表面反應(yīng)NaHaHNa注意:表面反應(yīng)的成功進(jìn)行,要求原子態(tài)吸附分子,如合成氨反應(yīng)中的氫和氮,其化學(xué)吸附不能太強(qiáng),也不能太弱。3.2.4表面反應(yīng)太強(qiáng)則不利于它們?cè)诖呋瘎┍砻嫔系倪w移、接觸;太弱則會(huì)在進(jìn)行表面反應(yīng)之前脫

7、附流失。一般關(guān)聯(lián)催化反應(yīng)速率與吸附強(qiáng)度的曲線(xiàn),呈現(xiàn)“火山型”。脫附是吸附的逆過(guò)程,因此遵循與吸附相同的規(guī)律。吸附的反應(yīng)物和產(chǎn)物都有可能脫附。就產(chǎn)物而言,也不應(yīng)在表面上吸附太強(qiáng),否則會(huì)阻礙反應(yīng)物分子接近催化劑表面,致使活性中心得不到再生,成為催化劑的毒物。若目的產(chǎn)物是一種中間產(chǎn)物,則又最好是它生成后能迅速脫附,以避免分解或進(jìn)一步反應(yīng)??梢?jiàn),產(chǎn)物應(yīng)有適宜的吸附強(qiáng)度。3.2.5產(chǎn)物的脫附3.3吸附等溫線(xiàn)為了定量地表達(dá)固體催化劑(吸附劑)對(duì)氣態(tài)反應(yīng)物(吸附質(zhì))的吸附能力,需要研究吸附速率和吸附平衡及其影響因素。除吸附劑和吸附

8、質(zhì)的本性外,最重要的影響因素是溫度和壓力。達(dá)到平衡時(shí)的氣體吸附量成為平衡吸附量。對(duì)于給定的物系,在溫度恒定和達(dá)到平衡的條件下,吸附量和壓力的關(guān)系稱(chēng)為吸附等溫線(xiàn)或吸附平衡式,繪制成的曲線(xiàn)稱(chēng)為吸附等溫線(xiàn)。3.3吸附等溫線(xiàn)快速全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀3.3吸附等溫線(xiàn)3.3吸附等溫線(xiàn)3.3.1理想吸附等溫式—Langmuir吸附等溫式3.3吸附等溫線(xiàn)

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁(yè),下載文檔查看全文

此文檔下載收益歸作者所有

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁(yè),下載文檔查看全文
溫馨提示:
1. 部分包含數(shù)學(xué)公式或PPT動(dòng)畫(huà)的文件,查看預(yù)覽時(shí)可能會(huì)顯示錯(cuò)亂或異常,文件下載后無(wú)此問(wèn)題,請(qǐng)放心下載。
2. 本文檔由用戶(hù)上傳,版權(quán)歸屬用戶(hù),天天文庫(kù)負(fù)責(zé)整理代發(fā)布。如果您對(duì)本文檔版權(quán)有爭(zhēng)議請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系客服。
3. 下載前請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔內(nèi)容,確認(rèn)文檔內(nèi)容符合您的需求后進(jìn)行下載,若出現(xiàn)內(nèi)容與標(biāo)題不符可向本站投訴處理。
4. 下載文檔時(shí)可能由于網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)等原因無(wú)法下載或下載錯(cuò)誤,付費(fèi)完成后未能成功下載的用戶(hù)請(qǐng)聯(lián)系客服處理。