Катализаторы гетерогенного окисления поверхностные соединения

При сравнении представления о протекании поверхностных промежуточных реакций с современными представлениями адсорбционной теории обнаруживается, что между ними нет расхождения, допускающего экспериментальную проверку. В понятия поверхностное соединение и продукт адсорбции,образование которого обусловлено силами химической связи вкладывается по существу одинаковый смысл. Современная теория гетерогенного катализа позволяет трактовать с единой точки зрения механизм окисления двуокиси серы как на платиновых, так и на окисных катализаторах. Ниже мы попытаемся сформулировать основные положения такой общей теории каталитического окисления двуокиси серы. [c.43]

При гетерогенных каталитических реакциях промежуточные соединения образуются на поверхности катализатора. В этом случае вопрос значительно усложняется структурой поверхности, характером сорбции и т. д. Можно, однако, считать, что при гетерогенном катализе при взаимодействии реагентов с поверхностными атомами катализатора образуются вещества, мало отличающиеся от обычных химических соединений. При контактном окислении SO. воздухом над Fe. Oy протекают реакции [c.26]

Гетерогенный катализ характеризуется тем, что катализатор находится в ином фазовом состоянии по сравнению с реагирующими веществами. Например, в контактном способе получения серной кислоты окисление SO 2 кислородом осуществляется в присутствии твердого катализатора. Механизм гетерогенного катализа гораздо сложнее, чем гомогенного. Одной из начальных стадий является процесс адсорбции реагирующих веществ на поверхности катализатора с последующим образованием промежуточных соединений между молекулами реагента и атомами (или ионами), расположенными в поверхностном слое катализатора. Далее промежуточные продукты, характеризующиеся гораздо меньшей энергией активации, легко реагируют друг с другом. Следовательно, основная суть катализа — снижение энергии активации реагирующих веществ. [c.83]

Однако такое резкое деление окислительных катализаторов на две группы — мягкого и глубокого окисления — по отношению к поверхностным и поверхностно-объемным процессам не всегда справедливо. Так, при использовании кобальт-марганцевых шпинелей, на которых пропилен окисляется только до углекислого газа и воды, т. е. катализаторов глз бокого окисления, Линде [138] не обнаружил выхода реакции в объем. На этих контактах реакция протекает только на поверхности. Попова с сотрудниками [226] показала, что реакция превращения карбонильных соединений при окислении пропилена в акролеин на медном контакте также имеет гетерогенно-гомогенную стадию. [c.124]

Это типичный случай большинства простых реакций, протекающих в растворах. Если же реакция происходит только на поверхности между двумя фазами, то говорят, что такая реакция гетерогенна. Имеется очень много примеров реакций этого типа среди них можно отметить контактный процесс окисления ЗОг кислородом на поверхности платино-асбестового катализатора и гидрогенизацию ненасыщенных соединений в жидких суспен-гшях никелевого катализатора Ренея (N 02). Кроме этих двух категорий реакций, имеется группа реакций, так называемых цепных процессов, скорость которых может зависеть не только от химического состава, но также от размера и геометрии поверхности, ограничивающей реагирующую систему. Хотя такие реакции классифицировались как гетерогенные, это определение не точное, поскольку реакция не ограничивается поверхностными слоями скорее всего поверхность лишь способствует процессам, происходящим в объеме газовой фазы или изменяет их. Типичными примерами таких реакций являются цепное окисление водорода, окиси углерода, углеводородов и фосфора. Большинство изученных газофазных реакций относится к этой категории. [c.17]

С ВЫХОДОМ 7% от образовавшихся кислот и карбонильных соединений соответственно. Как известно, при цепном окислении атаке подвергаются вторичные и третичные атомы углерода, а концевые метильные группы в реакцию не вступают [90]. Было показано, что в реакциях окисления некоторых парафинов и олефинов на твердых полупроводниковых и металлических катализаторах добавки ингибиторов, например гидрохинона, значительно замедляют скорость реакции. Сначала скорость реакции падает пропорционально добавке ингибитора, но, начиная в некоторого момента, она становится постоянной и не равной нулю, что однозначно доказывает наличие неценного поверхностного процесса. Из изложенных фактов можно сделать вывод, что в случае жидкофазного окисления углеводородов на твердых катализаторах мы имеем дело с гетерогенно-гомогенным процессом, причем доля объемного продолжения здесь весьма значительна. Выход радикалов с поверхности в объем вероятен по соображениям, излагаемым ниже. Вероятна также, вследствие наличия ближнего порядка в жидкостях, эстафетная передача свободной валентности аналогично тому, как это происходит со свободными радикалами в чисто цепных реакциях при протекании реакции в клетке из окружающих радикал молекул растворителя. При применении истинно инертного растворителя эстафета обрывается и скорость реакции замедляется с разбавлением, ка то бывает в газофазных процессах. В целом можно предположить, что при поверхностном радикальном механизме гетерогенных каталитических реакций степень выхода реакций в объем зависит от соотношения скорости передачи свободной валентности в объем и скорости превращения радикалов на поверхности. Видимо, в газофазных процессах, протекающих при высоких температурах, условия более благоприятствуют превращению радикалов, в то время как в ряде жидкофазных реакций создаются условия, увеличивающие вероятность передачи свободной валентности в объем. Таким образом, как это часто имеет место в гетерогенном катализе, нельзя говорить, подобно М. В. Полякову [93], о каком-то специальном гетерогенно-гомогенном механизме катализа, а можно говорить лишь о соответствующей области протекания процесса в результате сложившихся соотношений скоростей различных его стадий. [c.62]

Рассмотрим результаты таких опытов, исходя из основных положений гетерогенного катализа. Реакция гетерогенного каталитического окисления (не осложненная гомогенными стадиями) осушествляется на поверхности раздела двух фаз газовой (редко жидкой) фазы, содержащей исходные соединения и продукты их взаимодействия, и твердой фазы, представленной катализатором. В реакцию вступают вешества, находящиеся на этой поверхности, и скорость каталитической реакции, если она не лимитируется стадиями адсорбции исходных веществ или десорбции продуктов реакции, определяется концентрацией поверхностных форм реагирующих веществ, и в частности в окислительном гетерогенном катализе-концентрацией определенных поверхностных форм кислорода, ответственных за данную реакцию. [c.104]

В химическом взаимодействии с реагирующими компонентами участвуют лишь поверхностные атомы катализатора, сохраняющие при этом связь с остальной кристаллической решеткой. Поэтому для гетерогенных катализаторов характерна высокая химическая активность поверхностных атомов при одновременной стабильности кристаллической структуры. Изменение условий (концентрации реагирующих газов, температуры) может вызвать изменение состава катализатора вследствие образования твердых растворов (например, низшего окисла в высшем) или даже превращение катализатора в другое соединение, обладающее иной кристаллической структурой. Эти изменения, однако, являются не этапами каталитической реакции, а побочными процессами, сопровождающимися изменением каталитической активности. Так, например, большинство окислов в условиях каталитического окисления двуокиси серы при понижении температуры переходит в сульфаты с изменением кристаллической структуры. Этот переход сопровождается резким снижением каталитической активности и разрывом на кривой, графически выражающей изменение активности с температурой. [c.44]

Представлены литературные данные о перспективности использования этана как источника сырья и сведения по гетерогенным катализаторам, применяемым для окисления этана 1 формальдегид, ацетальдегид и другие кислородсодержащие соединения. От.мечается, что, обладая более высокой реакционной способностью по сравне1гию с метаном, этан может быть избирательно окислен в ценные кислородсодержащие соединения, причем состав продуктов будет менее сложным по сравнению с окислением пропана и бутана. Проанализирована возможность использования частной закономерности, основанной на энергетическом состоянии поверхностного кислорода, для подбора катализаторов глубокого окисления этана. Рассматриваются закономерности подбора сложных катализаторов для избирательного окисления этана. [c.133]

Систематизация реакций окисления с кинетической точки зрения затруднительна, так как их кинетика зависит обычно от многих факторов поверхностных эффектов (природа поверхностей), присутствия примесей, температуры, соотношения реагентов, фазового состояния системы, в которой протекает реакция (гомогенная, гетерогенная, системы газ — жидкость, газ — твердое тело и т. д.) природы соединений (насыщенные, ненасыщенные, молекулярный вес, структура и т. д.) и агентов окисления (Ог, О3, КМПО4 и т. д.) присутствия и природы активаторов (атомы, свободные радикалы, излучения и т. д.), катализаторов (металлы, их окислы и т. д.). [c.132]

Представление о том, что в гетерогенно-каталитической реакции взаимодействие происходит на границе раздела фаз, в пограничном слое, и заключается в образовании двумерного конгломерата из реагирующих молекул и участка поверхности твердого тела (катализатора) столь же естественно, как и представление о том, что молекулы, прежде чем прореагировать, должны столкнуться. Поэтому естественно, что как только началось систематическое изучение гетерогенно-каталитических реакций в начале XIX в., возникло высказываемое в той или иной форме предположение о решающей роли промежуточных соединений, а возникновение теории промежуточных соединений трудно приурочить к какой-либо дате или работе. Во всяком случае уже Доберейнер [5], а еще более определенно де ля Рив и Марсе [6] стояли на точке зрения прохождения реакции через образование промежуточного соединения между катализатором и реагирующими молекулами. Генри [7] дает механизм катализа гремучего газа через последовательное окисление и восстановление поверхностных атомов металла. Бертло [8] распространяет представление о промежуточных соединениях на случай разложения перекиси водорода на металлах. Эта точка зрения подтверждается работами Габера [9] и Бредига и Антропова [10]. Наконец, Сабатье [11], правильно отмечая органический недостаток физических теорий того времени, заключающийся в том, что они не могли объяснить ни специфичности катализаторов, ни замечательного разнообразия их действия, систематически рассматривает весь накопленный к тому времени экспериментальный материал с точки зрения теории промежуточных соединений. [c.66]

Л. В. Писаржевский и Е. И. Шульц исследовали индукционный период самоускоряющейся реакции соединения водорода и кислорода на платиновом катализаторе, приготовленном в виде пластинок, предварительно обработанных кислотой или щелочью или подвергнутых анодной или катодной поляризации. Кинетика этого процесса была исследована С. Ю. Елович и В. С. Розингом. Удалось показать, что самоускорение реакции не является результатом удаления с поверхности покрывающих или отравляющих ее примесей, а происходит благодаря явлению автокатализа, который наблюдается вследствие разрыхления поверхности контакта и создания высокоактивных поверхностных структур за счет энергии первичной экзотермической реакции. Самоускорение гетерогенных каталитических реакций оказалось довольно распространенным явлением. Например, И. Е. Ададуров наблюдал сильное разрыхление и активацию платиновых сеток при окислении аммиака, Д. П. Добычин то же явление само-активации катализатора наблюдал при разложении метилового спирта на окиси цинка, содержавшей промоторы. Перечисленные работы показывают, что кинетика гетерогенных реакций должна учитывать возможность автокатализа и плоских цепей. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология