Адсорбционный катализ

Cтраница 1

Адсорбционный катализ является единственным примером, когда химическая реакция - происходит между молекулами или атомами, предварительно адсорбированными на поверхности катализатора; адсорбированный слой считается местом, где происходят гетерогеннокаталитические реакции. В случае гетерогенного газового катализа количество активно участвующего в реакции газа соответствует количеству адсорбированного газа. Количество адсорбированного газа само по себе является функцией свойств адсорбента. Поэтому важна исчерпывающая характеристика адсорбента, применяемого для катализа. [1]

Механизм адсорбционного катализа был рассмотрен [9] с точки зрения мультиплетной теории. Оказалось, что не только характер реагирующих веществ и других компонентов системы, но и характер радикалов участвующих в реакции молекул влияет на адсорбционный катализ. [2]

Объяснение механизма адсорбционного катализа более затруднительно, чем объяснение адсорбционных процессов. Обыкновенная адсорбция и каталитическая адсорбция не похожи по своим функциям. Каталитическое дей-ствие одного, и того же адсорбента не всегда направлено в одну сторону. [3]

Активные центры катализатора. Профиль поверхности катализатора ( по Тейлору. [4]

В теории адсорбционного катализа допускается, что скорость химического процесса возрастает при адсорбции молекул реагирующих веществ на частицах катализатора, так как при этом повышается концентрация реагирующих молекул и увеличивается возможность их результативных столкновений, а также возрастает их реакционная способность в результате деформации адсорбированных молекул. [5]

В мультиплетной теории адсорбционного катализа указывается ] [7] на неоднородный характер поверхности, структура которой определяется химическим составом веществ, образующих поверхность. Если точки адсорбции расположены близко друг от друга, тогда разные части одной молекулы могут адсорбироваться несколькими точками поверхности, что может вызвать растяжение и даже разрыв молекулы. [6]

Томсон [94] предполагал, что адсорбционный катализ связан с капиллярностью и поэтому он представляет собой поверхностное явление. Опыты многих исследователей противоречат утверждению Томсона, показывая, что происходящие при катализе адсорбционные процессы не являются капиллярной конденсацией, так как наблюдающееся при этом изменение энергии значительно больше, чем изменение энергии в процессах конденсации, и во многих случаях сравнимо с энергией химических реакций. Томсон для объяснения катализа предложил теорию химической капиллярности. Согласно этой теории если толщина адсорбированного слоя д, а адсорбированное количество на единицу площади п, тогда, по уравнению Гиббса, концентрация реагентов в адсорбционном слое равна п / д и соответствует активной массе вещества. [7]

Имеются и другие объяснения механизма адсорбционного катализа. Признано, что при применении металлических катализаторов могут возникнуть поверхностные явления, повидимому химические, но по всей вероятности включающие перегруппировку электронов и в адсорбенте и в газе. Томсон [95] предполагал, что молекулы водорода и кислорода соединяются под действием накаленной добела платиновой проволоки или угольной нити ( нагрев электрическим током) вследствие потока электронов. Это становится особенно ясным при действии х-лучей на реакцию, потому что в этих условиях молекулы водорода и кислорода соединяются даже на холоду под влиянием излучения электронов. Найроп [64] исследовал каталитический эффект катализатора, который адсорбировал х-лучи или у-лучи, предполагая, что эти типы радиации действуют вследствие перемещения электронов атомов, улучшая адсорбцию и каталитические процессы. В качестве иллюстрации Найроп указывает, что палладиевый и медный катализаторы стимулировались х-лучами благодаря быстро двигающимся электронам на поверхности катализатора. Найроп [65] рассматривал активированную адсорбцию и катализ как два параллельных явления, обусловленные способность поверхностей вызывать ионизацию. Условия для каталитической реакции на активной поверхности те же, что и в реакциях электронной бомбардировки, именно, способность поверхности вызывать ионизацию; энергия бомбардирующих электронов должна быть выше, чем ионизационный потенциал наиболее трудно ионизирующихся молекул реагентов. Как при электронной бомбардировке, реакция замедляется в присутствии молекул с низким ионизационным потенциалом, так и в каталитических реакциях молекулы с низкой энергией ионизации действуют как яды. Каталитическое действие поверхности зависит от максимальной кинетической энергии свободных электронов катализатора. Кажущаяся энергия активации реакции понижается периодической ионизацией, производимой катализатором, и скорость реакции в свою очередь повышается понижением энергии активации. [8]

Рогинский [77], рассматривая механизм адсорбционного катализа, дает схему течения процесса катализа, основанную на деформации молекул поверхностью, являющейся первичным и основным процессом катализа. Если эта хема применима, то возможна классификация каталитических реакций по типу деформации. [9]

В настоящее время большинством исследователей в объяснении механизма адсорбционного катализа важное значение придается деформационным процессам. [10]

В настоящее время большинством исследователей при объяснении механизма адсорбционного катализа важное значение придается деформационным процессам. [11]

В настоящее время большинством исследователей приобъяв нии механизма адсорбционного катализа важное значение придается деформационным процессам. [12]

Борн и Франк [17] считали главным фактором в адсорбционном катализе продолжительность пребывания на поверхности реагирующих компонентов. В газообразном состоянии квантовомеханический эффект прохождения через энергетический порог не осуществляется, потому что время соударения газовых молекул слишком коротко ( около 10 - 13 сек. После того, как произойдет адсорбция, оба участвующих в реакции компонента реакции образуют особого рода мономолекулярную пленку, специфически сформированную на активных центрах. Предполагают, что эта пленка сохраняется в течение времени, измеряемого секундами. [13]

В литературе нет определенных указаний относительно роли диффузии в адсорбционном катализе. Льюис [54] обращал внимание на то, что данные Бо-денштейна и Финка [13] по каталитическому окислению двуокиси серы могут объяснить механизм адсорбционного катализа, если принять во внимание диффузию и также адсорбцию через один слой. [14]

Эта теория не совпадает с представлением Тейлора [88] о механизме адсорбционного катализа, по которому окиси металлов служат бинарными катализаторами, так как при реакции реагирующая молекула адсорбируется лишь одним типом ионов катализатора и в зависимости от того, адсорбируется ли она на положительном ионе металла или на отрицательном ионе кислорода, происходит процесс дегидрогенизации или процесс дегидратации. [15]

Страницы: 1 2 3