信阳师范大学：《化学反应工程基本原理》课程教学资源（PPT课件）第二章 化学反应动力学 2.3 气－固相催化反应本征动力学

2.3气一固相催化反应本征动力学 2.3.1气固相催化反应与热质传递 2.3.2气固相催化反应的特征和固体催化剂 2.3.3化学吸附的速率与平衡 ·1、化学吸附速率 2、均匀表面吸附动力学方程 都·3、不均匀表面吸附动力学方程 园 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 2.3 气－固相催化反应本征动力学 2.3.1气固相催化反应与热质传递 2.3.2气固相催化反应的特征和固体催化剂 2.3.3化学吸附的速率与平衡 § 1、化学吸附速率 § 2、均匀表面吸附动力学方程 § 3、不均匀表面吸附动力学方程

2.3.1气固相催化反应与热质传递 Rea A→P 滞流膜 6 超 A 化学反应 限殘鉴 3 14 A-P

化学反应工程 化工原理教研室 2.3.1气固相催化反应与热质传递 A→P

2.3.1气固相催化反应与热质传递 气固相催化反应的三个步骤： (1)反应物从气流主体扩散到催化剂的表面（扩散过程） (2)反应物在催化剂表面上进行表面反应过程； (3)产物从催化剂表面扩散进入气流主体（扩散过程）。 调 注：反应热效应的存在造成催化剂表面与流体主体之 间存在一定的温差，其值不仅取决于反应速率也与传 思 热速率有关。 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 2.3.1气固相催化反应与热质传递 气固相催化反应的三个步骤： （1）反应物从气流主体扩散到催化剂的表面（扩散过程）； （2）反应物在催化剂表面上进行表面反应过程； （3）产物从催化剂表面扩散进入气流主体（扩散过程）。 注：反应热效应的存在造成催化剂表面与流体主体之 间存在一定的温差，其值不仅取决于反应速率也与传 热速率有关

2.3.2气固相催化反应的特征和固体催化剂 ■催化剂是能够改变化学反应速率，但本身能复原的物质。 产生中间产物，改变反应途径，降低活化能。 (催化剂与反应物形成活性配合物，然后活性配合物再反应生成产物， 同时释放出催化剂) 不能改变化学平衡状态，但可以改变到达平衡的时间，同时加速正、 逆反应 具有选择性，可使化学反应朝着所期望的方向进行，抑制不需要的 副反应。 均相催化和多相催化。 活性位(active site)理论： 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 2.3.2气固相催化反应的特征和固体催化剂 § 催化剂是能够改变化学反应速率，但本身能复原的物质。 § 产生中间产物，改变反应途径，降低活化能。 （催化剂与反应物形成活性配合物，然后活性配合物再反应生成产物， 同时释放出催化剂） § 不能改变化学平衡状态，但可以改变到达平衡的时间，同时加速正、 逆反应 § 具有选择性，可使化学反应朝着所期望的方向进行，抑制不需要的 副反应。 § 均相催化和多相催化。 § 活性位（active site）理论：

活性位理论 (1)反应物被分布在催化剂表面上的活性位吸附， 并成为活性吸附态。 (2)活性吸附态在催化剂的活性位（活性表面） 上进行化学反应。 (3)吸附态产物从催化剂活性表面上脱附。 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 活性位理论 （1）反应物被分布在催化剂表面上的活性位吸附， 并成为活性吸附态。 （2）活性吸附态在催化剂的活性位（活性表面） 上进行化学反应。 （3）吸附态产物从催化剂活性表面上脱附

一、固体催化剂的主要组成及基本制备方法 固体催化剂一般由活性组分、助催化剂和载体组成， 主要起催化作用的是活性组分，一般为金属和金属氧化物。 催化剂大多数采用载体，成为负载型催化剂，助催化剂在 催化剂中含量较少，对反应没有活性或活性很小，但能提 高催化剂的活性、选择性和稳定性。 超 超 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 一、固体催化剂的主要组成及基本制备方法 固体催化剂一般由活性组分、助催化剂和载体组成， 主要起催化作用的是活性组分，一般为金属和金属氧化物。 催化剂大多数采用载体，成为负载型催化剂，助催化剂在 催化剂中含量较少，对反应没有活性或活性很小，但能提 高催化剂的活性、选择性和稳定性

一、固体催化剂的主要组成及基本制备方法 ·活性组分、助催化剂、载体 负载催化剂依负载的催化剂前体化学成分而言可分为金属 催化剂，氧化物催化剂和固体酸催化剂。 金属催化剂是指被负载的催化剂前体是金属，如Pt/Al2O3, Pd/C。 氧化物催化剂，如FezO3/Al2O3,NiO/Al203; ·固体酸催化剂，例如S042/ZrO2, 常用载体有：氧化铝、二氧化硅、碳化硅、活性炭、硅胶、 硅藻土、沸石分子筛等。 常用制备方法：浸渍法，沉淀法，共混合法， 熔融法。 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 一、固体催化剂的主要组成及基本制备方法 § 活性组分、助催化剂、载体 § 负载催化剂依负载的催化剂前体化学成分而言可分为金属 催化剂，氧化物催化剂和固体酸催化剂。 § 金属催化剂是指被负载的催化剂前体是金属，如Pt/Al2O3 , Pd/C。 § 氧化物催化剂，如Fe2O3 /Al2O3 , NiO/Al2O3； § 固体酸催化剂，例如SO4 2-/ZrO2， § 常用载体有：氧化铝、二氧化硅、碳化硅、活性炭、硅胶、 硅藻土、沸石分子筛等。 § 常用制备方法：浸渍法，沉淀法，共混合法，熔融法

催化剂常用制备方法 ()混合法即将催化剂的各个组份作成浆状，经过充分的混 合（如在混炼机中）后成型干燥而得。 (②)浸渍法即将高比表面的载体在催化剂的水溶液中浸渍， 使有效组成吸附在载体上。，如一次浸渍达不到规定的吸附 量， 可在干燥后再浸。此外，要将几种组份按一定比例浸 渍到载体上去也常菜用多次浸渍的办法。 (3)沉淀法或共沉淀法即在充分搅拌的条件下，向催化剂的 盐类溶液中加入沉淀剂（有时还加入载体），即生成催化剂 的沉淀。再经过滤及水洗除去有害离子，然后煅烧成所需 的催化剂组成。 臭養的粉碎启润角奇在钠溶液洛去合签精形搬 (4)溶蚀法如骨架镍即是先将N与A1按比例混合熔炼，制成 (⑤)热熔融法、即将主催化剂及助催化超组份放在电炉内熔融 后，再把它冷却和粉碎到需要的尺寸，如合成氨用的熔 铁催化剂就是一例。 化学反应工程 化工原理教研室

化学反应工程 化工原理教研室 催化剂常用制备方法 (1) 混合法 即将催化剂的各个组份作成浆状，经过充分的混 合(如在混炼机中)后成型干燥而得。 (2) 浸渍法 即将高比表面的载体在催化剂的水溶液中浸渍， 使有效组成吸附在载体上。如一次浸渍达不到规定的吸附 量，可在干燥后再浸。此外，要将几种组份按一定比例浸 渍到载体上去也常采用多次浸渍的办法。 (3) 沉淀法或共沉淀法 即在充分搅拌的条件下，向催化剂的 盐类溶液中加入沉淀剂(有时还加入载体)，即生成催化剂 的沉淀。再经过滤及水洗除去有害离子，然后煅烧成所需 的催化剂组成。 (4)溶蚀法 如骨架镍即是先将Ni与A1按比例混合熔炼，制成 合金，粉碎以后再用苛性钠溶液溶去合金申的朋而形成骨 架镍的。 (5)热熔融法．即将主催化剂及助催化超组份放在电炉内熔融 后，再把它冷却和粉碎到 需要的尺寸，如合成氨用的熔 铁催化剂就是—例

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固体催化剂solid catalyst 超 1cm 10-1cm 10-4cm510-6cm -根 化学反应工

化学反应工程 化工原理教研室 固体催化剂solid catalyst