3气固多相反应动力学基础

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1、第三章气固多相催化反应动力学基础催化原理II多媒体讲义提问第三章催化反应动力学1.Langmuir方程,Temkin方程和Freundlich方程分别对应的吸附能量与覆盖度关系如何?复习第二章吸附作用I型等温线又叫做Langmuir等温线，曲线的平台部分早先解释为单分子层吸附达到饱和。这种类型的等温线对非孔性吸附剂极为少见，却对含有甚小孔的一些物质，如某些活性炭，硅胶及沸石等，是很通常的。这些物质，现在一般认为，平台可能对应的是吸附剂的小孔完全被凝聚液充满，而不是单层吸附的饱和II型等温线有时称为S型等温线，在低P/P0区都有拐点B相当于单分子层吸附的完成这种类型等温线在吸附孔径大于20nm时

2、常遇到在低P/P0区，曲线凸向上或凸向下，反映了吸附质与吸附剂相互作用的强弱复习第二章吸附作用III型等温线，在整个压力范围内凸向下，曲线没有拐点B。此种吸附甚为少见曲线下凸表明此种吸附所凭借的作用力相当弱。如水在石墨上的吸附即属于此类IV型等温线的开始部分，即低P/P0区，吸附显著增加，这可能是发生了毛细管凝聚，在这个区内有可能观察到滞后现象，即在脱附时得到的等温线不重合V型等温线在实际上也比较少见。在较高的P/P0区也存在着毛细管凝聚与滞后结论:等温线的形状密切的联系着吸附质和吸附剂的本性。对等温线的研究可以获取有关吸附剂和吸附质的信息，比如从II或IV型等温线可以计算固体比表面积。IV型

3、等温线同时具有拐点和滞后环，因而被用于孔分布计算复习第三章催化反应动力学1.Langmuir方程,Temkin方程和Freundlich方程2.吸附速率与脱附速率3.Elovich方程4.管孝男方程吸附能量随覆盖度线性变化吸附能量随覆盖度按对数方式变化第三章气固多相催化反应动力学基础多相催化反应过程表面质量作用定律表面过程动力学方程两步机理模型内外扩散对反应动力学的影响反应区间的识别第三章催化反应动力学第三章气固多相催化反应动力学基础第三章催化反应动力学[教学要求]1.掌握表面质量作用定律.掌握由表面反应,吸附或脱附分别为速控步骤时的速率方程及没有速控步骤时的速率方程2.掌握两步机理模型3.了

4、解外扩散对反应动力学的影响4.掌握反应区间的识别[教学重点]1.表面质量作用定律，由表面反应,吸附或脱附分别为速控步骤时的速率方程及没有速控步骤时的速率方程2.两步机理模型的两个假定，三个定理3.外扩散对反应动力学的影响第三章气固多相催化反应动力学基础第三章催化反应动力学[教学难点]1.两步机理模型的两个假定，三个定理2.反应区间的识别[主要内容]1.多相催化反应过程和表面质量作用定律2.化学反应，吸附和脱附为控制步骤的动力学方程3.两步机理模型的两个假定，三个定理4.外扩散和内扩散对反应动力学的影响5.外扩散和内扩散阻滞效应的识别研究气固多相反应动力学，从实用的角度说，为工业催化过程确定最佳

5、生产条件，为反应器的设计打基础从理论上说，是为认识催化剂的特性提供依据，因为催化剂的动力学参量是催化剂化学特性的重要依据。这些参量是现有催化剂改进以及新型催化剂设计的依据3.1多相催化反应过程第三章催化反应动力学比如，速率常数可用以比较催化剂的活性，活化能可用以判断活性中心的异同3.1多相催化反应过程第三章催化反应动力学气固多相催化反应的完成包括以下步骤：1.反应物自气流的主体穿过催化剂颗粒外表面上的气膜扩散到催化剂颗粒外表面2.反应物自外表面向孔内表面扩散3.在内表面上吸附成表面物种4.表面物种反应形成吸附态产物5.吸附态产物脱附6.吸附态产物,直到进入气流主体其中的吸附、脱附和表面反应是与

6、孔内的扩散同时进行3.1多相催化反应过程多相催化反应中的吸附、表面反应和脱附过程:表面催化过程第三章催化反应动力学3.1多相催化反应过程第三章催化反应动力学气固多相催化反应的动力学具有以下两个特点:1.反应是在催化剂表面上的单分子层内进行，所以反应速率与反应物的表面浓度或覆盖度有关2.由于反应的多阶段性，因而反应动力学就比较复杂，尤其是受吸附与脱附的影响，常常使得总反应动力学带有吸附或脱附动力学的特征3.2表面质量作用定律基元反应（elementaryreaction）：如果一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互直接作用直接转化为生成物的分子非基元反应亦称总包反应或简称总反应（overallre

7、ation），一个复杂反应要经过若干个基元反应才能完成，这些基元反应代表了反应所经过的途径，动力学上称为反应机理或反应历程（reationmechanism）第三章催化反应动力学3.2表面质量作用定律经验证明基元反应的速率方程比较简单，即基元反应速率与反应物浓度（带有相应的指数）的乘积成正比，其中各浓度的指数就是反应式中各相应物质的系数。基元反应的这个规律称为质量作用定律（lawofmassact