吸附作用和多相催化tl课件.pptVIP

第二章吸附作用和多相催化1多相催化的反应步骤吸附等温线23金属表面上的化学吸附4氧化物表面上的化学吸附化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理一、五个基本步骤：A、反应物分子从气流中向催化剂表面和孔内扩散；B、反应物分子在催化剂内表面的吸附；C、吸附态分子在催化剂表面上相互作用或与气相分子相互作用进行反应；D、产物自催化剂内表面脱附；E、反应物在孔道内扩散并扩散到反应气流中去化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理外扩散和内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）达到颗粒外表面，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。反应物分子从颗粒外表面扩散进入到颗粒孔隙内部，或者产物分子从孔隙内部扩散到颗粒外表面的过程，称为内扩散过程。化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响阻力：气固（或液固）边界的静止层消除方法：提高空速阻力：催化剂颗粒空隙内经和长度消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂空隙直径化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理多相催化反应的化学过程活性中间物进行化学反应生成产物反应物化学吸附生成活性中间物12吸附的产物经过脱附得到产物催化剂得以复原34化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理二、反应物分子的化学吸附多相催化反应中的吸附为化学吸附；分为两步第一步：物理吸附作用力为分子间力，吸附力弱，吸附热小(8~20KJ/mol);可逆、无选择性。第二步：化学吸附借助化学键力，吸附热大(40~800KJ/mol)、具有选择性和饱和性固体表面有自由价，原子配位数小于体相原子的配位数；表面原子受到一种向内的净作用力，吸附表面气体形成化学键；化学与化工学院

二、反应物分子的化学吸附物理吸附与化学吸附区别o物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而o引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显著变化。化学吸附是在催化剂表面质点吸附分子间的化学o作用力而引起的，如同化学反应一样，而两者之间发生电子转移并形成离子型，共价型，自由基型，络合型等新的化学键。吸附分子往往会解离成原子、基团或离子。这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力。因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。化学与化工学院

第一节多相催化的基本原理三、表面反应吸附到催化剂表面的分子，只要温度足够高，就会成为活性物种，在固体表面迁移，随之发生化学反应。例如：四、产物的脱附化学与化工学院

第二节吸附等温线一、简单Langimuir吸附等温线理想模型：①吸附表面是均匀的；②吸附分子间无相互作用力；③每个分子占据一个吸附位；表达式：化学与化工学院

第二节吸附等温线一、简单Langimuir吸附等温线p/V对p作图：化学与化工学院

第二节吸附等温线二、解离吸附的Langmuir等温式解离吸附的示意式：吸附速率方程：脱附速率方程：平衡时,结论:解离吸附分子在表面上的覆盖率与分压的平方根成正比.可用于判断所进行的吸附是否发生了解离吸附.化学与化工学院

第二节吸附等温线三、竞争吸附A、B分子在同一吸附位上的吸附，称竞争吸附。令A、B的覆盖率分别为θθ则空位（1-θ-θ）。A、B，AB假设：两种分子的吸附都不发生解离，则：化学与化工学院

第二节吸附等温线三、竞争吸附平衡时,表明:竞争吸附中，一种物质的分压增加，其表面覆盖率增加，而另一种物质的表面覆盖率减小。化学与化工学院

第二节吸附等温线四、非理想的吸附等温式典型：Freundlich等温式成因：①表面是非均匀的；②吸附分子之间有相互作用力；③发生多层吸附；Freundlich等温式：式中，k：与T、吸附剂种类和表面积有关的经验常数。n：是T和吸附物系的函数。适用范围：吸附质的蒸汽压不可以太高，保证θ：0.2-0.8;化学与化工学院

第二节吸附等温线五、BET吸附等温式BET等温式是建立在Langmuir吸附理论的基础上.有两点假设:①物理吸附为分子间作用力;被吸附分子与气相分子间仍有这种力,可发生多层吸附;②吸附达平衡时,每层上的蒸发速度等于冷凝速度;故对每层写出相应的吸附平衡式.BET等温式p0:常压饱和蒸气压;p:测试条件下的蒸气压;C:与吸附热有关的常数;Vm:表面形成单分子层所需气体体积.化学与化工学院

第三节金属表面上的化学吸附化学吸附研究用的金属表面研究常用的表面：金属丝，金属薄膜，金属泊片，金属单晶。要求：表面一定要清洁无杂质。一、金属表面分子的吸附态分子吸附在催化剂表面与表面分子间形成吸附键,形成分子吸附态,可形成共价键、配位键或离子键。有不