Гетерогенный катализ

Промоторы

• Промоторы (активаторы), не имеют каталитические свойства, но повышают каталитическую активность катализатора. Например, для железного катализатора для синтеза аммиака нужен промотор оксид алюминия. Он покрывает тонкой пленкой поверхность катализатора и защищает его от рекристаллизации, сохраняя дефекты в поверхностном слое, т.е. удельную активность катализатора.

Для катализируемой металлическим никелем реакции

Для катализируемой металлическим никелем реакции

СО + Н2 ––> СН4 + Н2О

введение небольшой примеси церия приводит к резкому возрастанию активности катализатора.

Отравление – резкое снижение активности катализатора в присутствии некоторых веществ (т. н. каталитических ядов).

Для реакции синтеза аммиака (катализатор – губчатое Fe), присутствие в реакционной смеси соединений S вызывает резкое снижение активности железного катализатора; в то же время способность катализатора к адсорбция реагентов снижается очень незначительно.

Классы гетерогенных катализаторов

Катализ

Катализатор действует не всей своей массой, а лишь поверх-ностными активными центрами. Скорость такой каталитической реакции уже не будет пропорциональной массе катализатора, как в гомогенном катализе, а зависеть от удельной площади поверхности катализатора:

ri = ; [моль/м2*с]

•  

Металлическая платина (показана стрелками), стабили-зированная на носителе — оксиде алюминия

Адсорбционная теория гетерогенного катализа

Термин адсорбция означает накопление молекул на поверхности раздела фаз. Различают адсорбцию двух типов:

Физическая адсорбция происходит, когда молекулы связываются с «активными центрами» и поверхности твердого вещества силами Ван-дер-Ваальса.

Химическая адсорбция, или хемосорбция, происходит, когда молекулы связываются с активными центрами и поверхности химическими связями.