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《《工業(yè)催化基礎(chǔ)》課件(第3章吸附作用與多相催化).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第三章：吸附作用與多相催化主要內(nèi)容：物理吸附與化學(xué)吸附；吸附和脫附速率方程；吸附平衡和等溫方程；催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。理解物理吸附與化學(xué)吸附；掌握吸附和脫附速率方程；掌握吸附平衡和等溫方程；掌握催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)?；べY源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1第一節(jié)物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附與化學(xué)吸附通常氣固多相催化反應(yīng)都包括吸附步驟，在反應(yīng)過(guò)程中，至少有一種反應(yīng)物參與吸附過(guò)程，因此多相催化反應(yīng)的機(jī)理與吸附的機(jī)理密切相關(guān)。吸附現(xiàn)象：固體表面原子所處的環(huán)境與體相不同，常常是配位不飽和的，當(dāng)氣體分子與固體表面接觸時(shí)，將會(huì)與固體表面發(fā)生相互作用，氣體會(huì)在固體表面累積，其濃度高于氣相，這種現(xiàn)象稱為吸附現(xiàn)象(adsor
2、ption)。吸附氣體的固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)，吸附質(zhì)在表面吸附后的狀態(tài)稱為吸附態(tài)。通常吸附都發(fā)生在吸附劑的局部位置上，這樣的位置稱為吸附中心或吸附位?；べY源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2第一節(jié)物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：指氣體物質(zhì)（分子、離子、原子或聚集體）與表面的物理作用（如色散力、誘導(dǎo)偶極吸引力）而發(fā)生的吸附，其吸附劑與吸附質(zhì)之間主要是分子間力（也稱“vanderWaals”力）。化學(xué)吸附：指在氣固界面上，氣體分子或原子由化學(xué)鍵力（如靜電、共價(jià)鍵力）而發(fā)生的吸附，因此化學(xué)吸附作用力強(qiáng)，涉及到吸附質(zhì)分子和固體間化學(xué)鍵的形成、電子重排等?；べY源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3第一節(jié)物理
3、吸附與化學(xué)吸附物理吸附與化學(xué)吸附的主要特征化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4物理吸附化學(xué)吸附作用力范德華力化學(xué)鍵力吸附熱<40kJ/mol≥40kJ/mol吸附速度吸附速率快，不需活化吸附速率慢，一般需活化吸附溫度接近氣體的液化點(diǎn)通常在高溫下，高于氣體的液化點(diǎn)吸附層數(shù)多層吸附單層吸附或定域化吸附選擇性無(wú)選擇性，吸附劑影響不大有選擇性，與吸附質(zhì)、吸附劑的本質(zhì)有關(guān)可逆性可逆吸附可逆或不可逆吸附第一節(jié)物理吸附與化學(xué)吸附一些氣體在金屬表面的吸附S表示能夠吸附，n表示不能吸附，w表示微量吸附化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室5類別族別金屬O2C2H2C2H4COH2CO2N2AⅣA，ⅤA，ⅥA，ⅦA，ⅧA1T
4、i，Zr，Hf，V，Nb，Ta，Cr，Mo，W，F(xiàn)e，Ru，OsSSSSSSSB1ⅧA2，ⅧA3Ni，CoSSSSSSnB2ⅧA2，ⅧA3Rh，Pd，Pt，IrSSSSSnnB3ⅦA，ⅠBMn，CuSSSSwnnCⅢB，ⅠBAl，AuSSSSnnnDⅠALi，Na，KSSnnnnnEⅡA，ⅠB，ⅡB，ⅢB，ⅣB，ⅤBMg，Ag，Zn，Cd，In，Si，Ge，Sn，Pd，As，Sb，BiSnnnnnn第二節(jié)吸附和脫附速率方程吸附和脫附速率方程由于多相催化反應(yīng)包括有吸附、脫附步驟，因此吸附、脫附的速率對(duì)整個(gè)催化反應(yīng)都將產(chǎn)生影響，特別是它們?yōu)槁磻?yīng)步驟時(shí)，將決定總反應(yīng)的速率。（1）吸附和脫附速率基本
5、方程吸附速率基本方程：吸附是通過(guò)氣體分子碰撞催化劑表面發(fā)生的，根據(jù)碰撞理論，吸附速率基本方程可表示為：式中：p為氣體的壓力，m為氣體分子的質(zhì)量，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，Ea為活化能，θ為覆蓋度，σ為凝聚常數(shù)，其物理意義為具有Ea以上能量、且碰撞在吸附中心上能被吸附的分子分?jǐn)?shù)。第二節(jié)吸附和脫附速率方程脫附速率基本方程：脫附速率一般與具有脫附活化能在Ed以上的分子分?jǐn)?shù)e-Ed/RT和覆蓋度θ成正比，kd'為比例系數(shù)時(shí)，脫附速率基本方程可表示為：上述速率基本方程加以限制，就可得到各種條件下的吸附和脫附速率方程?；べY源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室7（2）理想吸附模型的吸附和脫附速率方程理想吸附模型
6、的吸附就是人們熟悉的Langmuir模型吸附，它假設(shè)的吸附條件是：①吸附劑的表面是均勻的，各吸附位的能量相同；②吸附粒子間的相互作用可以忽略；③吸附是單層的，即吸附粒子與吸附位碰撞才有可能被吸附。按照這個(gè)吸附模型，吸附能量與覆蓋度無(wú)關(guān)，所以吸附速率基本方程中的σ，，等項(xiàng)可合并為常數(shù)ka(吸附速率常數(shù))，則吸附速率方程可寫(xiě)為：化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室8第二節(jié)吸附和脫附速率方程脫附速率方程可寫(xiě)為：Kd(脫附速率常數(shù))這些是Langmuir吸附和脫附速率方程的一般表達(dá)式，也稱理想吸附層的吸附和脫附速率方程，這些方程的形式會(huì)因表面覆蓋度函數(shù)f(θ)和f’(θ)具體形式的不同而不同，舉例如下：化工
7、資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室9第二節(jié)吸附和脫附速率方程第二節(jié)吸附和脫附速率方程①每個(gè)粒子(分子)只占一個(gè)吸附中心，如：A+*?A*(*表示活性中心）則吸附速率方程為：因表面覆蓋度為θ，空表面覆蓋度為（1－θ）所以脫附速率方程為：化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室10第二節(jié)吸附和脫附速率方程化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室11②粒子(分子)在表面解離為兩個(gè)粒子，并各占一個(gè)吸附中心，如：A2+2*?2A*(*
