物化電子課件ch11表面化學(xué)11

1、11-9 氣固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 氣-固相催化反應(yīng)反應(yīng)物是氣體，催化劑是固體，反應(yīng)在 氣固相界面上進(jìn)行的反應(yīng)如合成氨反應(yīng)的催化劑是：主催化劑電子性助催化劑，作用是降低總反應(yīng)活化能結(jié)構(gòu)助催化劑，作用是防止Fe晶粒熔結(jié)，穩(wěn)定Fe的海綿狀結(jié)構(gòu)。 通常催化劑分散在載體上，以增大活性表面、改善催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性。氣體在固體催化劑上的反應(yīng)需經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：1）反應(yīng)物由氣相本體 催化劑外表面2）反應(yīng)物由外表面 催化劑內(nèi)表面3）反應(yīng)物在內(nèi)表面上吸附4）在內(nèi)表面上發(fā)生反應(yīng)5）產(chǎn)物從表面脫附6）產(chǎn)物從內(nèi)表面7）產(chǎn)物從外表面催化劑外表面氣相本體表面過程內(nèi)擴(kuò)散過程外擴(kuò)散過程 當(dāng)整個(gè)催化反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，各

2、個(gè)步驟均以穩(wěn)定的速度進(jìn)行。如果反應(yīng)歷程中擴(kuò)散速率是慢步驟擴(kuò)散控制，則催化反應(yīng)進(jìn)行的速率服從擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)定律；如表面反應(yīng)速率是慢步驟表面反應(yīng)控制，則催化反應(yīng)進(jìn)行的速率服從表面化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。以表面反應(yīng)控制為例：1.單分子反應(yīng)由于是表面反應(yīng)控制，則若B產(chǎn)物吸附很弱，則壓力很低時(shí)若反應(yīng)物吸附很強(qiáng)或反應(yīng)剛開始pA 很大時(shí) 此時(shí)相當(dāng)于表面完全被反應(yīng)物分子所覆蓋，總反應(yīng)速率與反應(yīng)物分子在氣相中壓力無關(guān)，只取決于表面吸附分子的反應(yīng)速率。 2. 雙分子反應(yīng) 歷程 表面相鄰位置上兩種被吸附分子之間反應(yīng)表面反應(yīng)控制，則設(shè)產(chǎn)物吸附很弱，則 歷程 吸附在表面上的粒子和氣相分子之間進(jìn)行反應(yīng) 對(duì)反應(yīng)物B有兩種情況： B吸附，但吸附于表面上的B不反應(yīng)，則 若B不吸于表面上，則 以上是當(dāng)表面反應(yīng)為速控步時(shí)的情況，其它情況如吸附、或解吸為速控步，或無速控步等，在催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中會(huì)專門講述，此處不再贅述。 例題 今有催化分解氣相反應(yīng)S為固體催化劑表面的活性位 (b) AS BS + CSk1(c) BS B + S(d) CS C + S實(shí)驗(yàn)證明其速率方程為 有人認(rèn)為此反應(yīng)歷程為：(a) A + S AS表面反應(yīng)(b)是反應(yīng)控制步驟，其余三個(gè)過程都是對(duì)峙反應(yīng)，且A、B、C在催化劑表面吸附很弱，證明此反應(yīng)歷程