Лекция 18. Тема: Типы катализаторов

Тема: Типы катализаторов. Механизмы действия катализаторов.

Стадии катализа:

1. Диффузия реагирующих молекул к поверхности катализатора

2. Активированная адсорбция (хемосорбция) реагирующих веществ на поверхности катализатора

3. Химическая реакция на поверхности катализатора

4. Десорбция (снятие с поверхности катализатора) продуктов реакции

5. Диффузия продуктов реакции в глубь газовой фазы

Общий принцип действия гетерогенных катализаторов заключается в том. что молекулы реагирующих веществ, сталкиваясь с активными центрами катализатора, могут образовывать различные нестойкие промежуточные соединения (радикалы или ионы). От реакционной способности и природы этих соединений зависят и скорость протекающих реакций, и состав конечных продуктов. В практике подбора и применения гетерогенных катализаторов необходимо учитывать их селективность, активность и срок службы.

Селективность – избирательность катализатора, это способность катализатора ускорять только одну или несколько химических процессов определенного типа из числа термодинамически вероятных при данных условиях и для данного сырья.

Активность катализатора – это его производительность, чем активнее катализатор, тем меньше его нужно для превращения определенного количества исходных веществ в конечные продукты за единицу времени. Активность катализатора зависит в основном от состояния его поверхности. Катализаторы обычно применяют в виде таблеток, шариков или зерен небольших размеров. Для увеличения поверхности часто катализатор наносят на подложку (носитель), обладающую пористой поверхностью. Спад активности катализатора – утомление или старение – бывает от различных причин. Чаще всего – в результате отложения на его активных центрах продуктов распада – кокса, смолы, парафинов и др. или вследствие воздействия некоторых примесей в сырье, называемых каталитическими ядами. Восстановление активности катализатора называется регенерацией.

Основные особенности процесса катализа заключаются в следующем:

1. Поскольку катализатор не расходуется в процессе реакции и вблизи состояния равновесия в равной мере ускоряет и прямую и обратную реакции, то он не может влиять на термодинамическое равновесие химических реакций.
2. Действие катализатора специфично. Применяя различные катализаторы можно получить различные продукты. Так, Сu и Ni- наиболее специфичные катализаторы для реакции гидрирования и дегидрогенизации, Ag- для окисления, катализатор общего действия – Pt.
3. Обычно достаточно очень малого количества катализатора (одна молекула на млн. молекул реагирующих веществ).
4. Скорость гомогенной каталитической реакции пропорциональна концентрации катализаторов.
5. Действие катализатора зависит от его физического состояния (порошок или плотный) и от присутствия посторонних веществ.
6. Смесь катализаторов часто действует значительно сильнее, по сравнению с действием отдельных веществ.

Дата добавления: 2014-01-07