一般来说,多相催化反应包括下面

1、1. Characteristics of surface catalysis(1) Mechanism of reactionLangmuir (1921): 多相催化是通过被吸附物质之间的反应多相催化是通过被吸附物质之间的反应而实现的。而实现的。 Taylor (1926): 发生多相反应的必要条件之一是至少有发生多相反应的必要条件之一是至少有一种反应物分子被化学吸附。一种反应物分子被化学吸附。A(g) + B(g) As(g) + Bs(g) + 2SAS + BSPSPs(g) + SP(g) + Sdiffusionadsorptionreactiondesorptiondiffus

2、ion 8 Heterogeneous catalysis多相催化与表面化学吸附密切相关；多相催化与表面化学吸附密切相关；(2) 影响催化剂活性的因素复杂影响催化剂活性的因素复杂催化剂活性的评定方法催化剂活性的评定方法 (0 催化剂比表面积）Aka catalystproductmtm catalystproductVtm成熟期成熟期稳定期稳定期老化期老化期at催化剂寿命曲线催化剂寿命曲线影响因素：影响因素： 温度温度Tc ToTc : critical temperatureTo : optical temperature 制备方法制备方法 分散度分散度(多孔结构多孔结构)aT(3) 催化剂

3、表面是不均匀的催化剂表面是不均匀的,反应只发生在表面反应只发生在表面 少数少数 特定的位置上特定的位置上-活性中心活性中心( active center) 毒物的作用毒物的作用4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O Pt - Rh 1273K混合气中含有混合气中含有10-7 PH3 , 活性完全消失活性完全消失 吸附热随表面覆盖率增加而减小吸附热随表面覆盖率增加而减小. 表面的不同部位有不同的催化活性表面的不同部位有不同的催化活性(C3H7)2COC6H5NO2+ H2Pt加加CS2 ,反应反应(1)不进行不进行,但反应但反应(2) 仍可进行仍可进行 表面结构对反应性能的影响表面结构对反应

4、性能的影响n-C6H14Pt, 过量过量H2+4H2 (六方结构六方结构)CH3+H2 ( 四方结构四方结构)i - C6H14 (台阶结构台阶结构)表面组成和价态对反应性能的影响表面组成和价态对反应性能的影响合成合成NH3催化剂的表面组成催化剂的表面组成 元素元素 Fe K Al Ca O体相组成体相组成 40.5 0.35 2.0 1.7 53.2表面组成表面组成(还原前还原前) 8.6 36.1 10.7 4.7 40.0表面组成表面组成(还原后还原后) 11.0 27.0 17.0 4.0 41.0气固表面催化反应一般来说，多相催化反应包括下面五个基本步骤：一般来说，多相催化反应包括下

5、面五个基本步骤：1.1.体相的反应物向催化剂表面扩散；体相的反应物向催化剂表面扩散；2.2.反应物发生化学吸附；反应物发生化学吸附；3.3.吸附后的分子发生表面化学反应；吸附后的分子发生表面化学反应；4.4.产物从表面上解吸；产物从表面上解吸；5.5.解吸产物扩散到体相中解吸产物扩散到体相中气固表面催化反应 扩散控制扩散控制 吸附或脱附控制吸附或脱附控制 表面反应控制表面反应控制 a. a. 单分子反应单分子反应 b. b. 双分子反应双分子反应 LangmuirLangmuirHinshelwoodHinshelwood机理机理 RidealRideal机理机理表面反应控制单分子反应单分子反

6、应 A PA PsArk近似认为近似认为A A与与P P吸附都可迅速达到平衡吸附都可迅速达到平衡1AAAPapapap1sAAPkaprapap表面反应控制1sAAPkaprapap讨论：讨论：1.1.产物产物 P P 吸附很弱，也即吸附很弱，也即0a A A 吸附很弱或压力很低，吸附很弱或压力很低， 为一级反应为一级反应Ark pb. A b. A 吸附很强或压力很高，吸附很强或压力很高， 为零级反应为零级反应rkc. A c. A 吸附及压力适当，吸附及压力适当， 为分数级反应为分数级反应1sAAkaprap表面反应控制1sAAPkaprapap讨论：讨论：2.2.产物产物 P P 吸附很强，而吸附很强，而A A吸附很弱也即吸附很弱也即0a APprkp3.3.产物产物 P P 吸附很强，而吸附很强，而A A吸附也很强也即吸附也很强也即sAAPkaprapa p表面反应控制双分子反应AB P1. LangmuirHinshelwood 机理A + BSS+SSABSSCDSS+ C + D表面反应控制sABrkAAAB1AABa pa pa pBBAB1BABa pa pa pA2AB1sABBABka a p pra pa p表面反应控制双