
【化】 heterogeneous catalytic reaction
【電】 polyphase
【化】 catalytic reaction
多相催化反應(Heterogeneous Catalytic Reaction)是指催化劑與反應物處于不同相态(如固-氣、固-液) 的催化過程。其核心特征是催化劑通常為固态,而反應物為氣态或液态,反應在催化劑表面活性位點上發生。以下是詳細解釋:
多相催化 (Heterogeneous Catalysis)
催化劑(固體)與反應物(氣體/液體)存在相界面,反應通過吸附-反應-脫附步驟進行。
例:鉑(Pt)固體催化劑催化氫氣(H₂)與氧氣(O₂)生成水(H₂O)。
活性位點 (Active Sites)
催化劑表面特定原子或結構(如台階、缺陷)負責吸附反應物并降低反應能壘。
例:沸石分子篩的酸性位點催化裂化反應。
吸附 (Adsorption)
反應物分子結合到催化劑表面,分為物理吸附(範德華力)和化學吸附(形成化學鍵)。
反應物向催化劑表面遷移(如氣體分子擴散至多孔材料内表面)。
反應物化學吸附在活性位點,鍵斷裂/形成(如H₂在金屬表面解離為H原子)。
吸附态中間體反應生成産物(如CO與O在Pd表面生成CO₂)。
産物從表面脫附并離開催化劑(如H₂O分子脫離氧化鋁表面)。
哈伯法合成氨:鐵基催化劑催化N₂ + 3H₂ → 2NH₃(占全球氨産量90%)。
汽車尾氣處理:鉑-铑催化劑将CO、NOₙ轉化為CO₂、N₂(三元催化轉化器)。
費托合成:钴/鐵催化劑将合成氣(CO+H₂)轉化為液态燃料。
經典教材,系統闡述多相催化基礎理論。
詳述表面結構與反應活性關聯(Wiley出版社)。
美國化學會旗艦期刊,刊載多相催化前沿研究(如單原子催化劑設計)。
國際純粹與應用化學聯合會定義催化術語标準(Pure Appl. Chem., 1976, Vol. 45)。
以上内容綜合了催化化學的基礎理論與工業實踐,引用來源涵蓋經典教材、權威期刊及國際标準,确保專業性與可信度。
多相催化反應是指反應物與催化劑處于不同相态(如氣-固、液-固或氣-液-固)的催化過程,其核心特征是反應發生在兩相界面。以下是綜合多個來源的詳細解釋:
多相催化反應通常指固體催化劑催化氣相或液相反應,其中反應物需通過吸附作用與催化劑表面活性中心結合,改變反應路徑并降低活化能。工業中約90%的催化過程屬于此類,因其催化劑易分離且穩定性高。
反應過程可分為三個關鍵階段(基元步驟):
此外,實際工業反應中還需考慮擴散過程(如外擴散、内擴散)對反應速率的影響。
通過以上分析可見,多相催化反應通過界面作用實現高效、可控的化學轉化,是工業催化領域的核心研究方向。如需進一步了解具體案例或動力學模型,可參考、3、7等來源。
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