第二讲 吸附作用与多相催化PPT教学课件

三、分子在金属上的 [活化与吸附强度] 金属对气体分子化学吸附强度顺序：
O2＞C2H2 ＞ C2H4 ＞ CO ＞ H2 ＞ CO2 ＞ N2
四、金属表面上化学吸附的应用
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第四节 氧化物表面上的化学吸附
# 半导体氧化物上的化学吸附； # 绝缘体氧化物上的化学吸附； # 氧化物表面积的测定。
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6. 产物的脱附
A. 脱附是吸附的逆过程； B. 一般来说，产物分子在表面吸附太强
使活性中心得不到再生， 成为催化剂毒物； C. 若目标产物是一种中间产物，则又希望 它生成后迅速脱附，以避免分解或进一步 反应。
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思 考 题 (1)
1. 论述催化作用的几大特征? 2. 举例说明催化剂的主要组成及其功能? 3. 催化剂载体的主要功能有哪些?
2. [化学吸附]：与一般的化学反应相似，是借助于 化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的 传统定律，具有选择性特征，吸附热大 (40~800 KJ/mol), 一般是不可逆的。
3. 化学吸附为单分子层吸附，具有饱和性。 原因：位于固体表面的原子具有自由价。
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5.1 表面反应
不强不弱原则： 太强不利于它们的表面迁移、接触； 太弱则会在进行之前脱附流失。
颗粒表面的扩散或其反向的扩散;
# 内扩散：从颗粒外表面向内孔道的扩散
或其反向扩散;
这两个步骤均属于传质过程，与催化剂的宏
观结构和流体流型有关;
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（2）化学吸附， （3）表面反应或转化， （4）产物分子的脱附或解吸；
（2）、（3）、（4）均属于“化学过程”; 与催化剂的表面结构、性质和反应条件 有关，也叫“化学动力学过程”
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三、竞争吸附的Langmuir等温式: θA=KA*pA/(1+KA*pA+KB*pB)
四、非理想的吸附等温式； θ=1/f * ln（a*p） θ=k* p1/n
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五、BET公式：物理吸附
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第三节、金属表面上的化学吸附
一. 金属表面：
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2.1 外扩散与外扩散系数（ DE ）
A. 滞流层：催化剂颗粒周围由反应物分子、 产物分子和稀释剂分子等混合物组分形成。
因滞流层阻碍反应物分子到达催化剂颗粒
的外表面，故在颗粒的外表面和气流层之 间形成一浓度梯度.
外扩散与外扩散系数（DE） B. FICK定律 [通量=DE（CH-CS）]
E. 效率因子（η ）
=观察的反应速率/本征反应速率＜1
催化剂颗粒越大，内扩散限制越大；
效率因子定量的表达了催化剂内表面
利用的程度；
F. 外扩散传递与表面反应是连串反应，
而内扩散传递与内表面上的反 应是并行的。
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4.1 分子的化学吸附
1. [物理吸附]：借助分子间力，吸附力弱， 吸附热小 (8~20 KJ/mol)，是可逆的， 无选择性，分子量越大越容易发生。
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第二节、吸附等温线
吸附过程，平衡 Vm； 一. 简单的Langmuir吸附等温式；
θ/(1-θ)=K p ; θ= V/Vm; p小， θ=K * p p大，1 -θ=1/K * p P/V=1/（Vm*K）+P/Vm
二、解离吸附的Langmuir等温式； p小，θ=√p*K
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出现第二种浓度差； C. 更为复杂; 有容积扩散（DB），
又有努森扩散（DK）； （1）前者是分子之间的碰撞远大于与催化剂孔壁碰 撞时出现的扩散； （2）后者是分子与催化剂孔壁间的碰撞，且孔道的 平均直径小于分子平均自由程时出现的扩散
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D. 据Satlerfield的专著
DB与T3/2 / PT 成正比 DK与T1/2 * rp 成正比
用于金属化学吸附研究的试样主要是四类： 1. 金属丝，用电热处理易于使其表面清洁； 2. 金属薄膜，在高真空条件下将金属丝热至
其熔点，用冷凝蒸发出的金属原子制成； 3. 金属箔片，用离子轰击使之洁净； 4. 金属单晶，应用最普遍。
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源自文库14
二、分子的吸附态： 吸附态的形式有以下几种： 1.例：H2； 2.例：乙烯、苯、CO；
催化剂工程导论 (第二讲)
(催化材料与催化剂工程)
川大化工学院
(教授, 博导); (教授)
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第二章 吸附作用与多相催化
第一节 多相催化的反应步骤 P.15
1.1 五个步骤：(1)扩散 (2)吸附
(3) 反应 (4)脱附 (5)再扩散
1.2 # 外扩散：从气流层经过滞流层向催化剂
CH=均匀气流层中反应物浓度； CS=反应物在催化剂颗粒外表面处的浓度
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C. 外扩散速率的大小及其施加的影响，与流体的流 速，催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度，粘度等 有关
3.1 内扩散与内扩散系数（DI） A. [通量=DI（CS-Ci）]
Ci是某定点的反应分子浓度； B. 内表面活性中心，在外表面与内孔的任一点间