催化劑的表面與孔結(jié)構(gòu) 

1.催化劑的表面積

多相催化反應(yīng)一般是首先發(fā)生氣體的吸附，然后才有催化反應(yīng)的發(fā)生。因此，催化劑表面積的大小直接影響催化活性的高低。為了獲得較高的催化活性，常常將催化劑制成高度分散的多孔顆粒，從而為反應(yīng)提供巨大的表面積。

在實(shí)際工程中，有少數(shù)催化劑表面是均勻的，這樣的催化劑，其活性與表面積直接成比例。但是這種關(guān)系并不普遍。原因是：第一，測得的表面積都是總表面積，具有催化活性的面積只占總表面積的很少一部分。根據(jù)現(xiàn)代催化理論，認(rèn)為催化反應(yīng)只發(fā)生在這些活性中心上，由于催化劑的制備方法不同，使得這些活性中心不能均勻地分布在所有的表面上，所以活性與表面積常常不能直接成比例。第二，孔性催化劑的表面絕大部分是顆粒的內(nèi)表面，空的結(jié)構(gòu)不同，物質(zhì)傳遞方式也不同。當(dāng)內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，會直接影響表面利用率而改變總反應(yīng)速率。

盡管如此，表面積還是催化劑的基本性質(zhì)之一，不僅要求表面積大，而且要求表面積穩(wěn)定性高。通過比表面積的測定，可以預(yù)示出催化劑的催化活性，判斷活性衰退的可能原因是熱燒結(jié)還是中毒

2.催化劑的孔結(jié)構(gòu)

固體催化劑常為多孔性物質(zhì)，內(nèi)部含有許多大小不等的微孔，宛如一塊疏松的海綿。由微孔的內(nèi)孔壁構(gòu)成巨大的表面積，為催化反應(yīng)提供廣闊的場地。催化性能與孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。催化劑二的孔不同，表面積就不同，直接影響反應(yīng)速率；孔結(jié)構(gòu)不同，影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散，是催化劑表面利用率受到影響，也影響反應(yīng)速率；另外，孔結(jié)構(gòu)不同還會影響催化劑的選擇性、壽命、機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性能等。由此可見，催化劑的孔結(jié)構(gòu)對催化劑的性能影響很大。

摘自：揮發(fā)性有機(jī)物污染控制工程

李守信   主編    蘇建華   馬德剛   副主編

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