解离吸附
平衡时
朗格缪尔解离吸附等温方程
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2.6 多项催化与吸附
A. 催化剂表面不均匀； B. 吸附能量有强有弱；气体首先被吸附在表面 活性最高的部位，属强吸附，放出的吸附热 大。所以，吸附速率随覆盖率变化。
C. 被吸附的分子间发生作用。
16
2.7 多项催化反应动力学
首要问题：找出反应速率方程（总包速率方程） 吸附、反应、脱附
脱附控制
r
29
30
5
助催化剂
在催化剂中的含量较少，主要用于提高催化剂的催化活性、选
择性和稳定性
I. 结构性的。 在温度升高时能防止或减慢催化剂微晶体长大而造成表面 积减小，防止催化剂因烧结而降低活性，增加其结构稳定 性、热稳定性、使用寿命和抗毒性。 只改变主催化剂的物理性质，增大活性表面。 II. 调变性的 可改变助催化剂的化学组成、电子结构、表面性质或晶形 结构，从而提高催化剂的活性和选择性。能使反应活化能 降低。 比如在铁催化剂中加入K2O，提高铁的本征活性。 6
k kdRKSKAKB
27
2.7 多项催化反应动力学
表面反应控制
r 2 （ 1 K A pA K B PB K R K P pA pB K I PI）
k ( pA pB pR / K P )
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表面反应控制
吸附控制
k ( p A pB pR / K P ) 1 K A p A K B PB K R K P p A pB
1.
或者说，达到定态时，串联进行的各反应步骤速率相等。
2.7 多项催化反应动力学
达到定态时，串联进行的各反应步骤速率相等。
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2.7 多项催化反应动力学
2.
r1 r1 r1
r2 r2 r2
19
表示两个反应步骤接近平衡的程度。值等于零时，表示反应达到平衡。
2.7 多项催化反应动力学
2.
其他各步近似认为达到平衡
q-吸附热
12
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
raA kaA pA (1 A B )
rdA kdA A raB kaB pB (1 A B ) rdB kdB B raA rdA
raB rdB
2.6 多项催化与吸附
双分子吸附
多分子吸附
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2.6 多项催化与吸附
2.6 多项催化与吸附
反应物的吸附 多相催化反应 表面反应 产物的脱附
例如多相催化反应
-吸附位
A A B B R A +B R R
1. 吸附 2. 吸附 3. 反应 4. 脱附
7
2.6 多项催化与吸附
8
2.6 多项催化与吸附
9
2.6 多项催化与吸附
吸附速率与气体分压、自由表面成正比
单分子吸附
A 表面覆盖率
10
2.6 多项催化与吸附
单分子吸附
吸附平衡常数
11
2.6 多项催化与吸附
单分子吸附
K A K A0 exp(q / RT）
T升高，KA值减小，即覆盖率减少。
2.6 多项催化与吸附
催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、 改善反应选择性）
例如：
-Al 2 O3
2
载体 1. 主要目的是为了增大表面积，提供合适的孔结构。 I. 载体多为多孔的，活性组分能在载体上铺展、分散，大大增 加了其暴露表面，使较少量的活性组分能有较高的活性； II. 另一方面，载体如有合适的孔结构，能提高催化剂的择形选
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2.7 多项催化反应动力学
反应速率由A吸附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
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2.7 多项催化反应动力学
2
2.7 多项催化反应动力学
反应速率由R脱附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
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2.7 多项催化反应动力学
k ( p A pB pR / K P ) 1 K A p A K B PB K R K P p A pB
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注意： 1. 不存在速率控制步骤的反应步骤时可能的。
2. 反应过程中同时存在两个速率控制步骤的情况也是有
的。 3. 速率控制步骤并非是一成不变的
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2.7 多项催化反应动力学
反应速率由表面反应速率决定 其他各步达到平衡
活性位分率归一性
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2.7 多项催化反应动力学
其中：
正反应速率常数
化学平衡常数
ห้องสมุดไป่ตู้
择性。
3
2. 其他作用
a) 提高催化剂机械强度； b) 提高催化剂的热稳定性 c) 提高抗毒能力 d) ……
4
主催化剂
其主要催化作用，主要为金属和金属氧化物 I. 金属催化剂，以金属为主要活性组分的固体催化剂。主要
是贵金属及铁、钴、镍等过渡元素。有单金属和多金属催 化剂。大多数采用载体，也有不采用载体的； II. 金属氧化物催化剂，在工业上用得最多的是过渡金属氧化 物，如ZnO、NiO、Fe3O4、V2O5、MnO2、WO3、MoO3既 有采用载体，也有不采用载体的。