催化原理备课（第二章--表面吸附与孔内扩散）.ppt

* 第 2 章 催化剂的表面吸附与孔内扩散 Chapter 2 Surface Adsorption and Interior Pore Diffusion of Catalyst 主要内容： ◆催化剂的物理吸附和化学吸附（Physical adsorption and chemical adsorption) ◆化学吸附类型和化学吸附态(Type of chemical adsorption and chemical adsorption status ) ◆吸附平衡与等温方程(Adsorption equilibrium and isothermal equation) ◆催化剂的表面积及其测定(Surface area of catalyst and mensuration method) ◆催化剂的孔结构与孔内扩散(Pore structure and interior pore diffusion ) 多相催化反应过程的描述 2.1 催化剂的物理吸附和化学吸附(Physical adsorption and chemical adsorption) 关于吸附作用的一些概念(conception)： 吸附现象 吸附过程(adsorption process) 吸附和吸收(adsorption and absorption) 脱附过程(desorption process) 吸附平衡(adsorption equilibrium) 等温吸附和等压吸附(isothermal adsorption and isopressure adsorption) 吸附剂和吸附质(adsorbent) 吸附态(adsorption status) 吸附中心(adsorption site)（或吸附位）和催化活性中心(catalytic activity site) 表面吸附络合物和表面活性中间体(surface adsorption complex compound and surface activity intermediate) 2.1.1 物理吸附和化学吸附 物理吸附和化学吸附作用的本质 物理吸附和化学吸附之间的区别 2.1.2 吸附位能曲线(Adsorption potential energy curve) 位能曲线(potential energy curve)：吸附分子所具有的位能与其距吸附表 面距离之间的关系。 横坐标(X axis)：分子（或原子）与催化剂表面的距离，上面点的 位能为0; 纵坐标(Y axis)：代表位能 以氢在Ni上的吸附为例分为： ◆氢分子在镍表面上物理吸附的位能曲线； ◆氢原子以化学键吸附在镍原子的位能曲线； ◆氢分子在镍表面的物理吸附转化为离解型化学吸附的位能曲线。 ●物理吸附的位能曲线 I) 借Van Der Waals引力靠近镍金属表面，位能下降； II) 借VDW引力与镍表面结合达到平衡时，位能达到最低； III) 继续接近镍表面时，原子核正电排斥作用增大势能增大。 物理吸附热(physical adsorption heat)： ●化学吸附的位能曲线 I) H2?2H，离解能(dissocaition energy): DHH II) H原子接近镍表面，位能降低，并逐步形成化学键； III) 形成稳定化学键位能降到最低。 化学吸附热(chemical adsorption heat)： ●物理吸附转为化学吸附时的位能曲线 I) 物理吸附使吸附分子以很低的位能接近表面； II) 沿物理吸附位能上升，吸收能量Ea后成为过渡态； III) 过渡态不稳定，沿化学吸附位能曲线迅速下降到位能最低的化学 吸附态。 吸附活化能(adsorption activation energy)：Ea 所以，由于物理吸附的存在，不需要事先将氢分子解离成氢原子后再发 生化学吸附，而只需要提供形成过渡态所需的较低能量Ea即可。 由于DHHEa，化学吸附起到了降低吸附分子离解能的作用。当化学吸附转化为物理吸附时，需要克服更高的能垒Ed，Ed称为脱附活化能 三者之间的关系： Ed=Ea+qc ●不同覆盖度（ ）的催化剂发生表面吸附时的位能曲线 0 Q1 位能E Q0.5 Q0 吸附热随 增加而减小 ◇表面的不均一性(heterogeneity) ◇吸附分子的相互排斥(repulsive) 2.1.3 吸附在多相催化反应中的作用(Adsorption function