多相催化
多相催化（英语：Heterogeneous catalysis）是指催化剂相与反应物或产物相不同的催化作用[1]。 该过程与反应物、产物和催化剂存在于同一相中的均相催化形成对比。 相位不仅可以区分固体、液体和气体成分，还可以区分不混溶的混合物（例如油和水），或任何存在界面的地方。
多相催化通常涉及固相催化剂和气相反应物[2]。 在这种情况下，在催化剂表面发生分子吸附、反应和脱附的循环。 热力学、传质和传热会影响反应速率（动力学）。
多相催化非常重要，因为它可以实现更快的大规模生产和选择性产物形成[3]。 世界上大约 35% 的 GDP 受到催化的影响[4]。 90% 的化学品（按体积计）的生产得到固体催化剂的帮助[2]。 化学和能源工业严重依赖多相催化。 例如，哈伯-博施法 (Haber-Bosch process) 在氨的合成中使用金属催化剂，氨是肥料的重要成分； 2016 年生产了 1.44 亿吨氨[5]。
这里的相不仅指固体，液体，气体，而且也指不混溶的液体，例如， 油和水。绝大多数实际的多相催化剂是固体，而绝大多数反应物是气体或液体[6]。在化学和能源行业的许多领域，多相催化是至关重要的。多相催化吸引了1936年的弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡尔·博施（Carl Bosch），1932年的欧文·朗缪尔（Irving Langmuir），和2007年的格哈德·埃特尔（Gerhard Ertl）荣获诺贝尔奖[7][8][9][10][11]。
吸附
[编辑]吸附是多相催化中必不可少的步骤。 吸附是气相（或溶液）相分子（被吸附物）与固体（或液体）表面原子（吸附剂）结合的过程。 吸附的逆过程是脱附 (Desorption)，吸附质从吸附剂中分离出来。 在多相催化促进的反应中，催化剂是吸附剂，反应物是吸附物。
工业实例
[编辑]在工业中，必须考虑许多设计变量，包括跨从亚纳米到几十米的多个尺度的反应器和催化剂设计。 传统的多相催化反应器包括间歇式、连续式和流化床反应器，而最近的装置包括固定床、微通道和多功能反应器[12]。 其他需要考虑的变量是反应器尺寸、表面积、催化剂类型、催化剂载体，以及反应器操作条件，例如温度、压力和反应物浓度。
参阅
[编辑]参考资料
[编辑]
- ^ Schlögl, Robert. Heterogeneous Catalysis. Angewandte Chemie International Edition. 9 March 2015, 54 (11): 3465–3520. PMID 25693734. doi:10.1002/anie.201410738. hdl:11858/00-001M-0000-0025-0A33-6
.
- ^ 2.0 2.1 Rothenberg, Gadi. Catalysis : concepts and green applications. Weinheim [Germany]: Wiley-VCH. 17 March 2008. ISBN 9783527318247. OCLC 213106542.
- ^ Information., Lawrence Berkeley National Laboratory. United States. Department of Energy. Office of Scientific and Technical. The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis. Science (Lawrence Berkeley National Laboratory). 2003, 299 (5613): 1688–1691 [2023-05-22]. Bibcode:2003Sci...299.1688B. OCLC 727328504. PMID 12637733. S2CID 35805920. doi:10.1126/science.1083671. （原始内容存档于2023-05-12）.
- ^ Ma, Zhen; Zaera, Francisco, Heterogeneous Catalysis by Metals, King, R. Bruce; Crabtree, Robert H.; Lukehart, Charles M.; Atwood, David A. (编), Encyclopedia of Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd, 2006-03-15, ISBN 9780470860786, doi:10.1002/0470862106.ia084
- ^ United States Geological Survey, Mineral Commodity Summaries (PDF). USGS. January 2018 [2023-05-22]. （原始内容存档 (PDF)于2019-01-25）.
- ^ Gadi Rothenberg, Catalysis: Concepts and green applications, Wiley-VCH: Weinheim, ISBN 978-3-527-31824-7
- ^ Swathi, R.S. and Sebastian, K.L. Molecular mechanism of heterogeneous catalysis. Resonance Vol. 13 Issue 6 (2008) p. 548-560.
- ^ Fritz Haber - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容存档于2018-06-12）.
- ^ Carl Bosch - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容存档于2018-06-13）.
- ^ Irving Langmuir - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容存档于2018-03-07）.
- ^ Gerhard Ertl - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容存档于2017-12-22）.
- ^ 引用错误：没有为名为
:2的参考文献提供内容
