第二章-多相催化
第2章 催化剂的表面吸附和多相催化 12~13
物理吸附等温线的分类
I型等温线（Langmuir等温线〕
这种类型的等温线对含有微孔的一些材料如 某些活性炭、硅胶、沸石等，是很常见的， 对非孔性吸附剂较为少见 。 对这些物质，现在一般认为，平台可能对应
的是吸附剂的小孔完全被凝聚液充满，而不 是单层的吸附饱和。
II型等温线（s型等温线〕
因为IV型等温线是中孔的特征表现，且同时 具有拐点B和滞后环，因而被用于中等范围 孔（中孔分子筛）的分布计算。
常用的等温方程
Langmuir等温方程、Freundlich等温方 程和BET方程等
解离吸附的Langmuir方程
吸附时分子在表面发生 解离，一个粒子变成两 个粒子，而且这两个粒 子各占一个吸附中心。 如H2在许多金属上解离 为两个H 。
H M
M 直线型 O C O C
C MM M 桥型
(CO)n M 多重型
M 孪生型
• CO在线式吸附情况下的计量数是1，在桥式 吸附的情况下，计量数为2。孪生型？多重型？
不同吸附气体的化学计量数
表面氢氧滴定
表面氢氧滴定也是一种选择吸附测定活性表 面积的方法，即H2—O2滴定法。先让催化剂 吸附氧，然后再吸附氢，吸附的氢与氧反应 生成水。由消耗的氢按比例推出吸附的氧的
H H2+M M M
H M OR
-
H H M
+ 2-
M
2、在金属氧化物表面上氢的吸附态
H H2+ Zn O
2+ 2-
H
Zn
2+
O
二、氧的化学吸附态
1、在金属表面上氧的吸附态 氧在金属表面的吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化 作用直至体相。而有一些只在表面形成氧化层（如W），对于 ． 金属银的吸附可以认为是在表面形成自由基(O2．、O )也有 认为形成了（O2- 、O-）
第02章 吸附作用与多相催化
2.1.2多相催化反应的机理和步骤
多相催化反应中的吸附、表面反应和脱附过程
多相催化反应过程的步骤:
外扩散
①反应物从气流扩散到固体催化剂表面（外扩散 传质过程 →内扩散）； （吸附）；
内扩散 ②反应物分子在催化剂表面活性位上发生化学吸附作用形成表面物种 化学吸附 ③吸附态反应物分子（表面物种）在活性位上发生化学反应形成吸附态
产物分子（表面反应）； ④吸附态产物分子从催化剂表面脱附形成气相产物（脱附）；
表面反应
表面化学过程
脱 附 ⑤气相产物从固体催化剂表面扩散到气体 (液体）中（内扩散→外扩散）
2.1.3多相催化反应中的物理过程
外扩散和内扩散
外扩散
反应物分子从流体 体相通过附在气、 固边界层的静止气 膜（或液膜）到达 颗粒外表面，或者 产物分子从颗粒外 表面通过静止层进 入流体体相的过程， 称为外扩散过程。
表面反应的成功进行，要求原子态吸附分子，其化学 吸附不能太强，也不能太弱。
太强则不利于它们在催化剂表面上的迁移、接触；太
弱则会在进行表面反应之前脱附流失。
一般关联催化反应速率与吸附强度的曲线，呈现“火
山型”。
3、产物的脱附
脱附是吸附的逆过程，因此，遵循与吸附相同的规律。 产物的吸附不能太强。
配位数小于固体内原子的配位数；
每个表面原子受到一种内向的净作用力，将扩散到其附近
的气体分子吸附并形成化学键。
第二部分 多相催化反应基础-扩散过程
CA
CAg CAS CAC 距离
0
Rp
毛泽东 （1893－1976）
反应物从气流主体扩散到颗粒外表面是一个纯物理过程， 在球形颗粒外表面周围包有一层滞流边界层。反应物在气 流主体中的浓度由CAg通过边界层后递减到外表面上的浓度 CAS ，边界层中反应物的浓度梯度是常量，浓度差 CAg-CAS 就是外扩散过程的推动力 。 反应物由颗粒外表面向内部扩散时，同时就在内表面上进 行催化反应，消耗了反应物。越深入到颗粒内部，反应物 的浓度由于反应消耗而降低得越多；催化剂的活性越大， 向内部扩散的反应物的浓度降低得也越多。因此，催化剂 内部反应物的浓度梯度并非常量，在浓度-径向距离图上， 反应物的浓度分布是一曲线。产物由催化剂颗粒中心向外 表面扩散，浓度分布的趋势则与反应物相反。对于可逆反 应，催化剂颗粒中反应物可能的最小浓度是颗粒温度下的 平衡浓度CA* 。如果在距中心半径 Rd 处反应物的浓度接近 平衡浓度，此时，在半径 Rd 的颗粒内催化反应速率接近于 零，这部分区城称为“死区”。(球形颗粒自身的半径为RP)
以气－固相催化反应着手，分析多相催化反应的过程
Overall progression of heterogeneously catalysed reaction
Reaction steps 1. External film diffusion 2. Internal pore diffusion 3. Adsorption on active sites 4. Surface reaction to products 5. Desorption of products 6. Internal diffusion of products 7. External diffusion of products
多相催化反应
多相催化反应多相催化反应指的是一种反应系统，它同时发生在两个不同相（常见的是固体液体以及液气）之间。
它与通常的催化反应类似，但最大的不同是，它以一种特殊的方式进行，依赖于物质的相变。
它的应用非常广泛，主要应用于石油、石化、发电、冶金等行业中。
多相催化反应有着比单相催化反应更高的反应效率和更多的反应物种可以被覆盖。
该催化反应包括一系列专门介质层来维护反应参与体，从而使其可以不经过相变时可以完成反应，而且反应产物也能够很好的稳定，无论是物理性质还是化学性质，都可以较快的发生变化而不会受到太大的影响。
多相催化反应的反应机理主要有四种，即晶相反应，溶解反应，吸附反应和吸收反应。
晶相反应是指反应物分子在结晶表面上形成毛细体系，在晶体表面具有特定的空间排布，而这种排布规律决定了反应速率。
溶解反应指的是溶解反应物中的活性物质在溶质中相互作用而进行反应，这种反应就类似溶液中的传统反应。
吸附反应指的是把反应物在催化反应器表面上吸附，形成吸附层，从而促进反应物分子在催化反应器表面形成高活性体系，从而催化反应。
吸收反应指的是将反应物以汽态的形式吸收到溶液中，而溶液中的活性物质可以催化反应物的反应，从而形成新的物质。
多相催化反应的应用有许多，其中包括燃料加工，石油加工，环境污染控制，化学植物实验，制药工程，生物反应器，能源转换和视频处理等。
在能源转换方面，多相催化反应可以将燃料加工成环保友好的物质，如汽油、柴油和原油；在制药工程中，多相催化反应可以用于制备药物；在生物反应器方面，可以用于生物催化反应；在视频处理方面，可以改善视频的品质。
由于多相催化反应的优点很多，它在各个领域都有着广泛的应用。
多相催化反应具有节能环保，减少污染，提高反应效率等特点，为石油、石化、发电、冶金等行业带来了巨大的发展机遇。
它不仅为能源利用和污染控制带来了积极的影响，而且还有助于解决当前全球可持续发展迫切需要解决的问题。
多相催化反应是一种创新的反应技术，它可以实现更高效率，更安全，更低成本的反应，为各个行业的发展带来很大的优势，受到了广大科学家的欢迎与推崇。
多相催化
多相催化多相催化反应是气态或液态反应物与固态催化剂在两相界面上进行的催化反应。
其历程至少包括反应物在催化剂表面上的化学吸附，吸附中间物的转化(表面反应)和产物脱附三个连续步骤。
阐明一个多相催化反应的历程，需揭示有关催化剂的活性部位和表面吸附中间物的结构和性质；吸附与催化反应的关系(如吸附分子之间反应或吸附分子与气相分子反应)；催化剂表面活性部位如何在催化循环中获得再生以使催化反应能连续进行等。
一般是通过多相催化反应的动力学与催化剂的物理化学分析以获得对其历程的了解和应用，下面就让我来阐述具体的影响过程。
吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。
由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。
化学吸附的主要特点是：仅发生单分子层吸附；吸附热与化学反应热相当；有选择性；大多为不可逆吸附；吸附层能在较高温度下保持稳定等。
化学吸附又可分为需要活化能的活化吸附和不需活化能的非活化吸附，前者吸附速度较慢，后者则较快。
化学吸附是多相催化反应的重要步骤。
研究化学吸附对了解多相催化反应机理，实现催化反应工业化有重要意义。
吸附特点与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点：①吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。
②吸附热近似等于反应热。
③吸附是单分子层的。
因此可用朗缪尔等温式描述，有时也可用弗罗因德利希公式描述。
捷姆金吸附等温式只适用于化学吸附：V/Vm=1/a·㏑CoP。
式中V是平衡压力为p 时的吸附体积；Vm是单层饱和吸附体积；a和c0是常数。
④有选择性。
⑤对温度和压力具有不可逆性。
另外，化学吸附还常常需要活化能。
确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性。
吸附机理可分3种情况：①气体分子失去电子成为正离子，固体得到电子，结果是正离子被吸附在带负电的固体表面上。
第二部分 多相催化反应基础-吸附过程
例如，由 13个原子构成的颗粒，既可能形成十四面体，也可 能形成二十面休，而实际上生成非常小的金属颗粒时，总是 形成表面能较小的二十面体。制备Ag的蒸发薄膜的初期(颗粒 很小时)就观察到这一事实。 一般情况下，表面上不同晶面的最终比例取决于晶体长大的 动力学(包括凝聚、扩散、化学反应等过程)，而它受外部条件 (包括温度、压力、晶体生长时所处的环境气氛等)影响很大。 所以，固体的表面情况不仅决定于它的化学性质，也和它的 制备方法有关。 实际使用的金属催化剂一般多晶的，即它们由许许多多小的 微晶组成，这些微晶无规律地排列、因此暴露的晶面是各种 各样的。
每个晶格点在体相的配位数是12，而致密的(010)晶面的配位 不饱和数为 4，较稀疏的(110)晶面的配位不饱和数为 5。暴露 晶面为(010)晶面时，表面能低。
表：CO在单晶Pd不同晶面上的吸附热
晶体表面稳定的晶面有以下两个持点：
单位面积上未满足的键的数目(最近邻的不足数)小； 电中性(例如，相反符号电荷的离子按照棋盘的形式排列 )。
晶体在外形上表现为一定形状的几何多面体．组成此种多而体
的晶面的形成取决于结晶惯态和暴露晶面的晶面指数。影响不
同晶面暴露的比例的因素有二个，即热力学和动力学。若晶体 是在它结晶速度很快的条件下长大，则最终状态受热力学制约，
即受最小表面能的要求的制约，晶体表面将形成致密充填的晶
面，因为这样的晶面表面能低。以立方面心晶格为例。在具有 立方面心晶格的 Pd单晶的低指数晶面上进行 CO吸附热的测定， 结果如表所示。 可见，末配位数少的表面能低。
当键是共价的，配位体的数目和位置由中心原子的轨道的杂化决定；当键是
离子的，则配位体的数目和位置由离子的半径决定。常常可将固体看作是由 这样的配位多面体组成。这时，可以用分子式表示其化学组成，也可以用实
第2章吸附作用与多相催化
图2.5 成型催化剂颗粒的构成
图 2.6 Schematic diagrams of the pore structure of a catalyst showing (a) an interpenetrating array of different sized pores and (b) interconnection of micro-, meso- and micro-pores.
物理吸附——研究催化剂纹理组织（物化性能的测定） 例如： 催化剂及其他多孔固体比表面的测定； 孔径分布的测定； 对沸石分子筛的研究。
化学吸附——研究催化剂的活性表面和活性中心结构。
4.化学吸附的分类
⑴离解化学吸附和非离解化学吸附
非离解化学吸附（缔合性化学吸附）
H
H
H2S S
离解化学吸附
*
均裂离解吸附
区别
物理吸附
化学吸附
推动力
范德华力
化学键力
活化能 热效应 选择性
0
接近凝聚热，低 (8~20kJ/mol)放热
无
多数较小(～50kJ/mol) 少数为0 称非活化吸附 接近化学反应热(40~800kJ/mol) 绝大部分为放热，也有吸热
有专一性
吸附层
单层或多层
单层
速度
一般较快，但受扩散控制
低温慢，高温快
⊿T= k × ⊿R
⊿ Q=mcp ⊿T
⑵计算法
▪吸附等温线法（所求出的吸附热为微分吸附热）
当吸附量为一定时（θ =const），吸附温度和平衡吸附压力 之间的关系可以用Clausius-Clapeyron方程描述
(lnTP)
q RT2
其中：θ代表一定的覆盖度
第二章-多相催化
注意： 1. 不存在速率控制步骤的反应步骤时可能的。
2. 反应过程中同时存在两个速率控制步骤的情况也是有
的。 3. 速率控制步骤并非是一成不变的
21
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由表面反应速率决定 其他各步达到平衡
活性位分率归一性
22
2.7 多项催化反应动力学
其中：
正反应速率常数
化学平衡常数
脱附控制
r
29
30
23
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由A吸附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
24
2.7 多项催化反应动力学
2
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由R脱附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
26
2.7 多项催化反应动力学
k ( p A pB pR / K P ) 1 K A p A K B PB K R K P p A pB
q-吸附热
12
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
raA kaA pA (1 A B )
rdA kdA A raB kaB pB (1 A B ) rdB kdB B raA rdA
raB rdB
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
多分子吸附
14
2.6 多项催化与吸附
7
2.6 多项催化与吸附
8
Hale Waihona Puke .6 多项催化与吸附92.6 多项催化与吸附
吸附速率与气体分压、自由表面成正比
单分子吸附
A 表面覆盖率
10
2.6 多项催化与吸附
单分子吸附
吸附平衡常数
第二章 吸附作用与多相催化
若是简单的一级反应，则， r = k sCs
ks：单位外表面积上的
反应速率常数
由于反应受外扩散控制，当体系达到稳定状态时:
rdif = r
C0 − C s D⋅ = k s ⋅ Cs L
r = ks × C s = ks ×
D ⋅ C0 C0 = Cs = kS ⋅ L + D 1 + ks ⋅ L D
第一节多相催化的反应步骤第二节多相催化中的传质第三节多相催化中的化学过程一多相催化反应特点第一节多相催化的反应步骤安全性增加催化剂一般是由多种催化材料组成的功能材料几种实用催化剂实物照片几种实用催化剂实物照片几种实用催化剂实物照片几种催化材料的电镜照片几种催化材料的电镜照片几种催化材料的电镜照片实用催化剂形貌实用催化剂形貌实用催化剂形貌催化剂的空间尺度催化剂的空间尺度催化剂的空间尺度催化剂颗粒催化剂颗粒内孔道内孔道1反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散
第二章 吸附作用与多相催化
第一节 多相催化的反应步骤 第二节 多相催化中的传质 第三节 多相催化中的化学过程
第一节 多相催化的反应步骤
一、多相催化反应特点
实用催化剂形貌
催化剂一般是由多种催化材料组成的功能材料
催化剂的空间尺度
二、多相催化反应过程
(1)
催化剂颗粒
(1)反应物分子从气流中向 催化剂表面和孔内扩散；
–
r 与表面距离
A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线
X S+A
X：活性原子A与表面相距 很远时的体系位能。随着 活性原子与表面的接近， 位能下降，在 Y 处形成吸 附物种S–A，这一过程放 出的能量为Qa。 ro：平衡距离。
Qa
能量
r0
多相催化反应基础002
表面氢氧滴定
表面氢氧滴定也是一种选择吸附测定活 性表面积的方法，即H2—O2滴定法。先 让催化剂吸附氧，然后再吸附氢，吸附 的氢与氧反应生成水。由消耗的氢按比 例推出吸附的氧的量，从氧的量算出吸 附中心数，再乘上吸附中心的横截面积， 即得活性表面积。
该法用于测定高分散度的Pt和Pd
对于Pt、Pd含量极少的催化剂，可以提高吸 附灵敏度，这是因为一个Pt原子消耗三个氢 原子。
催化剂孔中的内扩散
反应物分子到达催化剂颗粒外表面、经 反应后尚未转化的部分，就会在外表面 与内孔的任一点间出现第二种浓度梯 度．穿过这种浓度梯度的过程，就称为 内扩散。 内扩散较之外扩散更为复杂，既有容积 扩散，又有努森扩散。在分子筛类型孔 道中的内扩散，属于构型扩散。
扩散控制
如果反应物向活性表面扩散速度比较小， 致使测定的反应速度低于快速扩散时所 能达到的速度，就称之为“扩散控制”。
表面化学反应
在吸附过程中被吸附的反应物形成了原 子、离子或基或表面络合物，当温度足 够高时，它们就在固体表面上获得能量 而被活化，在固体表面迁移，随之进行 化学反应。这种表面化学反应的进行要 求化学吸附不能太强也不能太弱、太强 则不利于活性物种的迁移、接触，太弱 则会在进行反应之前流失。
表面积与活性（1〕
多相催化反应 过程步骤示意图
反应物与生成物的扩散
由于在催化剂表面上反应物分子进行反应，反 应物分子消失的最快，因而反应物在催化剂表 面上的浓度最低。这样就形成了一个向催化剂 表面的扩散流，即在颗粒的外表面和滞流层之 间形成一浓度梯度。滞流层是存在于催化剂周 围由反应物分子、产物分子和稀释分子等混合 物组成的一稳定的气流层。分子由流体相朝向 催化剂表面移动是受扩散定律 (Fick 定律 ) 制约。
第二章：多相催化反应基础
2012-1-7
24
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
吸附概念及原理
物理吸附等温线的基本类型
单层吸附
多层吸附
2012-1-7
25
吸附概念及原理
I型等温线（Langmuir等温线） 型等温线（ 等温线） 型等温线 等温线 单分子层吸附类型
对含有微孔的一些材料很常见，如某些活性炭、硅胶、 对含有微孔的一些材料很常见，如某些活性炭、硅胶、沸 石等，对非孔性吸附剂较为少见。因为在微孔物质中， 石等，对非孔性吸附剂较为少见。因为在微孔物质中，孔的大 小只有几个分子大小，吸附剂孔壁形成重叠的强位能， 小只有几个分子大小，吸附剂孔壁形成重叠的强位能，在很低 相对压力下有较大的吸附量；在较高相对压力下， 相对压力下有较大的吸附量；在较高相对压力下，因孔已被吸 附质分子充满，增加的吸附量很少。 附质分子充满，增加的吸附量很少。 现在一般认为： 现在一般认为：平台可能对应的是吸附剂的小孔完全被凝 聚液充满，而不是单层饱和吸附。 聚液充满，而不是单层饱和吸附。
2012-1-7
11
吸附概念及原理
吸附热
固相催化反应中， 气-固相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催化剂 的表面上。而在吸附过程中， 的表面上。而在吸附过程中 ，吸附物种与催化剂表面键合形 成化学吸附键的强弱， 成化学吸附键的强弱，由反应物与催化剂的性质和吸附条件 所决定，其数值大小可由化学吸附热度量。吸附热越大， 所决定，其数值大小可由化学吸附热度量。吸附热越大，表 明吸附键越强；反之， 越小，表明吸附键越弱。可以说， 明吸附键越强；反之，Qc越小，表明吸附键越弱。可以说， 吸附热是表征吸附类型和表面不均匀性程度的一个重要性质。 吸附热是表征吸附类型和表面不均匀性程度的一个重要性质。 吸附键的强度要适当， 吸附键的强度要适当 ， 吸附过强或过弱都不利于下一步 化学反应的进行：吸附过强会形成较稳定的表面络合物； 化学反应的进行 ：吸附过强会形成较稳定的表面络合物；吸 附过弱，反应物分子活化不够，不利于反应。 附过弱，反应物分子活化不够，不利于反应。
多相催化原理
多相催化原理
多相催化是一种广泛应用于化学反应中的催化方式。
在多相催化中，存在两种或更多的反应组分，其中一个组分通常是固体催化剂，而另一个或另外几个组分则是液体或气体。
多相催化的原理可以通过以下几个方面进行解释：
1. 表面活性位点：固体催化剂的表面通常含有活性位点，这些位点在反应发生时可以促使化学反应的进行。
通过改变催化剂的物理和化学性质，可以调节活性位点的数量和反应性质。
2. 催化剂和反应物的接触：在多相催化反应中，催化剂与反应物之间的接触是非常重要的。
催化剂的高比表面积可以提供更多的接触机会，从而增加反应速率。
3. 传质过程：传质过程在多相催化中起着重要作用。
催化剂的孔隙结构可以影响反应物分子在催化剂表面的扩散速率，从而影响反应的速率。
4. 反应活化能的降低：多相催化可以通过提供适当的反应环境来降低反应的活化能。
催化剂可以通过吸附和解离反应物分子，改变其电子状态，从而使其更容易发生反应。
5. 反应产物的选择性：多相催化可以通过选择合适的催化剂来控制反应的产物选择性。
不同的催化剂可以具有不同的选择性，从而使催化反应产生不同的产物。
总之，多相催化是一种有效的催化方式，通过调节催化剂的特性和反应条件，可以实现高效率和选择性的化学反应。
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平衡时
朗格缪尔解离吸附等温方程
15
2.6 多项催化与吸附
A. 催化剂表面不均匀； B. 吸附能量有强有弱；气体首先被吸附在表面 活性最高的部位，属强吸附，放出的吸附热 大。所以，吸附速率随覆盖率变化。
C. 被吸附的分子间发生作用。
16
2.7 多项催化反应动力学
首要问题：找出反应速率方程（总包速率方程） 吸附、反应、脱附
脱附控制
r
29
30
5
助催化剂
在催化剂中的含量较少，主要用于提高催化剂的催化活性、选
择性和稳定性
I. 结构性的。 在温度升高时能防止或减慢催化剂微晶体长大而造成表面 积减小，防止催化剂因烧结而降低活性，增加其结构稳定 性、热稳定性、使用寿命和抗毒性。 只改变主催化剂的物理性质，增大活性表面。 II. 调变性的 可改变助催化剂的化学组成、电子结构、表面性质或晶形 结构，从而提高催化剂的活性和选择性。能使反应活化能 降低。 比如在铁催化剂中加入K2O，提高铁的本征活性。 6
k kdRKSKAKB
27
2.7 多项催化反应动力学
表面反应控制
r 2 （ 1 K A pA K B PB K R K P pA pB K I PI）
k ( pA pB pR / K P )
28
表面反应控制
吸附控制
k ( p A pB pR / K P ) 1 K A p A K B PB K R K P p A pB
1.
或者说，达到定态时，串联进行的各反应步骤速率相等。
2.7 多项催化反应动力学
达到定态时，串联进行的各反应步骤速率相等。
18
2.7 多项催化反应动力学
2.
r1 r1 r1
r2 r2 r2
19
表示两个反应步骤接近平衡的程度。值等于零时，表示反应达到平衡。
2.7 多项催化反应动力学
2.
其他各步近似认为达到平衡
q-吸附热
12
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
raA kaA pA (1 A B )
rdA kdA A raB kaB pB (1 A B ) rdB kdB B raA rdA
raB rdB
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
多分子吸附
14
2.6 多项催化与吸附
2.6 多项催化与吸附
反应物的吸附 多相催化反应 表面反应 产物的脱附
例如多相催化反应
-吸附位
A A B B R A +B R R
1. 吸附 2. 吸附 3. 反应 4. 脱附
7
2.6 多项催化与吸附
8
2.6 多项催化与吸附
9
2.6 多项催化与吸附
吸附速率与气体分压、自由表面成正比
单分子吸附
A 表面覆盖率
10
2.6 多项催化与吸附
单分子吸附
吸附平衡常数
11
2.6 多项催化与吸附
单分子吸附
K A K A0 exp(q / RT）
T升高，KA值减小，即覆盖率减少。
2.6 多项催化与吸附
催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、 改善反应选择性）
例如：
-Al 2 O3
2
载体 1. 主要目的是为了增大表面积，提供合适的孔结构。 I. 载体多为多孔的，活性组分能在载体上铺展、分散，大大增 加了其暴露表面，使较少量的活性组分能有较高的活性； II. 另一方面，载体如有合适的孔结构，能提高催化剂的择形选
23
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由A吸附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
24
2.7 多项催化反应动力学
2
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由R脱附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
26
2.7 多项催化反应动力学
k ( p A pB pR / K P ) 1 K A p A K B PB K R K P p A pB
20
注意： 1. 不存在速率控制步骤的反应步骤时可能的。
2. 反应过程中同时存在两个速率控制步骤的情况也是有
的。 3. 速率控制步骤并非是一成不变的
21
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由表面反应速率决定 其他各步达到平衡
活性位分率归一性
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2.7 多项催化反应动力学
其中：
正反应速率常数
化学平衡常数
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择性。
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2. 其他作用
a) 提高催化剂机械强度； b) 提高催化剂的热稳定性 c) 提高抗毒能力 d) ……
4
主催化剂
其主要催化作用，主要为金属和金属氧化物 I. 金属催化剂，以金属为主要活性组分的固体催化剂。主要
是贵金属及铁、钴、镍等过渡元素。有单金属和多金属催 化剂。大多数采用载体，也有不采用载体的； II. 金属氧化物催化剂，在工业上用得最多的是过渡金属氧化 物，如ZnO、NiO、Fe3O4、V2O5、MnO2、WO3、MoO3既 有采用载体，也有不采用载体的。