助催化剂.载体.结构.ppt

2. 催化剂的比表面的影响 一般而言，表面积愈大催化剂的活性愈高。 另一方面，也并非在任何情况下催化剂的表面积愈大愈好。(a)对强放热反应，活性过高造成反应失控。（b）表面积过大意味着孔径小，不利于扩散。 （1）影响内扩散和内表面利用率 孔内扩散有三种机理： 普通扩散（λd 时，分子间碰撞比孔壁碰撞的几率大） Knudsen扩散（λd 时，分子与孔壁的碰撞比分子间 碰撞机会多） 表面扩散（浓度扩散，可忽略） 在实际的催化过程中，普通扩散和Knudsen扩散是主要的两种类型。 3. 催化剂的孔结构的影响 可见，扩散速率与孔结构（孔径）和λ有关，当反应体系和反应条件一定时，内扩散取决于孔径d。 由于内扩散程度直接影响内表面利用率 f，所以孔结构直接影响内表面利用率 f： d ↓ ，f↓ ，S↑ d ↑ ，f ↑，S↓ 因此，d，S 两方面要视情况综合考虑。一般说： ●对加压反应，可选择单孔分布催化剂，d= λ～10λ ●对常压反应，可选择双孔分布催化剂，其中小孔： d= λ～0.1λ,大孔：d≥10λ (2)影响反应选择性 从催化反应的不同类型来讨论： (i)两个互不相关的反应 A B C D 内扩散限制对快反应的影响较大，使其选择性下降较大，因此小孔有利于提高慢反应的选择性。 (ii)同一反应物的两个平行反应 A B C 内扩散限制对级数高的反应影响较大，使其速率降低较多，因此小孔有利于提高低反应级数的反应的选择性。 (iii)连串反应（中间产物不稳定） A B C 小孔阻碍了中间产物的逸出，使其进一步反应，所以大孔可提高中间产物的选择性。 （3）影响热传导 总导热系数：λe = λs(λf/ λs)θ （4）影响催化剂的热稳定性 ● 孔隙率越大（孔越大），烧结速率越低，越 不易烧结。 ● 烧结首先发生于微孔。微孔烧结后变大。 不同大小的孔的稳定性： 微孔（0~10nm）：在较低温度（500℃以下）稳定 过渡孔（10~200nm）：在中温范围内（ 500~800℃） 稳定 大孔（＞200nm）：在较高温度下（＞ 800℃）仍稳 定 三、催化剂的机械强度 化学组成 制备方法 孔隙结构 处理及使用条件 四、催化剂活性组分的分散情况 对不同的催化反应，所要求的活性组分的 负载方式也不同。 例如： 当催化反应由外扩散控制时，以蛋壳型负载为宜。 当催化反应由动力学控制时，以均匀型负载为好。 若反应介质中含有毒物，而负载又能吸附毒物，可采用埋藏型负载。 在连串反应中，若中间产物为目的产物，可选蛋壳型分布。 催化剂活性组分的分散状况主要由催化剂制备方法及条件决定 (2)影响反应选择性 从催化反应的不同类型来讨论： (i)两个互不相关的反应 A B C D 内扩散限制对快反应的影响较大，使其选择性下降较大，因此小孔有利于提高慢反应的选择性。 (ii)同一反应物的两个平行反应 A B C 内扩散限制对级数高的反应影响较大，使其速率降低较多，因此小孔有利于提高低反应级数的反应的选择性。 (iii)连串反应（中间产物不稳定） A B C 小孔阻碍了中间产物