净吸附速率:r=r-ra=αAPAf(O)exp[-E/(RT))-kf(OA)exp[-Ea/(RT))吸附等温方程理想吸附层等温方程三个基本要点:①催化剂表面是均匀的,具有均匀的吸附能力每个活性位都有相同的吸附热和吸附活化能;②吸附分子间无相互作用:③吸附和脱附处于动态平衡因此:,k,E。,E。不随表面覆盖率而变化令: k,=α,exp[-E。 /(RT)], k, = k exp[-Ea /(RT))吸附速率与未覆盖表面分率成正比:f(0)=1-0脱附速率与表面覆盖率成正比:f(O)=0Langmuir吸附速率方程:r=kap,(l-0)-k0ka,ka分别为吸附速率常数和脱附速率常数
二、吸附等温方程 理想吸附层等温方程 三个基本要点:① 催化剂表面是均匀的,具有均匀的吸附能力, 每个活性位都有相同的吸附热和吸附活化能;② 吸附分子间无 相互作用;③ 吸附和脱附处于动态平衡。 , 分别为吸附速率常数和脱附速率常数 吸附速率方程: 脱附速率与表面覆盖率成正比: 吸附速率与未覆盖表面分率成正比: 令: 因此: 不随表面覆盖率而变化 a d a A A d A A a A a d d A a d k k Langmuir r k p k f f k E RT k k E RT k E E = − − = = − = − = − (1 ) ( ) ( ) 1 exp[ /( )], exp[ /( )] , , , ' ' ' : r ( ) exp[ /( )] ( ) exp[ /( )] ' ' 净吸附速率 = ra − rd = A pA f A −Ea RT − k f A −Ed RT
当吸附达到动态平衡时,ra=rd,此时气相中组分A的分压为吸附平衡分压k.p(1-bangrauir理想吸附等温方程:分被吸附)bpA0=1+bpA合吸附平衡常数),表明固体表面吸附能力的强弱程度。b=kab,p,吸附)0=21 +b,p,i=l当单组分吸附,被吸附分子解离成两个原子,且各占一个活性位时:/bpA0 =一1+JbpA
当吸附达到动态平衡时,ra=rd, 此时气相中组分A的分压为吸附 平衡分压, Langmuir理想吸附等温方程: (单组分被吸附) (吸附平衡常数),表明固体表面吸附能力的强弱程度。 (多组分被吸附) 当单组分吸附,被吸附分子解离成两个原子,且各占一个活 性位时: + = A A A 1 bp bp d a k k b = = + = n i i i i i i b p b p 1 1 * * A A 1 bp + bpA = a A A d A k p (1− ) = k *
三、均匀表面吸附动力学模型控制步骤模型要点:气一固相催化反应过程由反应物在催化剂表面上的活性位上的化学吸附、活性吸附态组分在表面上进行反应和产物脱附三个串联的步骤组成,若其中某一步骤的阻滞作用最大,则总的催化反应过程的速率决定于这个步骤的速率,或称过程为这一步骤所控制,至于非速率控制步骤则均认为达到平衡,L-H模型如果催化剂表面上只有一类活性位能进行化学吸附、表面反应和脱附,成为L-H模型,以下讨论就是以此为基础进行的。如果催化剂表面上有两类活性位能同时参与不同反应组分的化学吸附及脱附,则不能按以下方法处理
三、均匀表面吸附动力学模型 控制步骤模型 要点: 气-固相催化反应过程由反应物在催化剂表面上的活性位上的化学吸附、活性 吸附态组分在表面上进行反应和产物脱附三个串联的步骤组成,若其中某一 步骤的阻滞作用最大,则总的催化反应过程的速率决定于这个步骤的速率, 或称过程为这一步骤所控制,至于非速率控制步骤则均认为达到平衡。 L-H模型 如果催化剂表面上只有一类活性位能进行化学吸附、表面反应和脱附, 成为L-H模型,以下讨论就是以此为基础进行的。如果催化剂表面上有两类活 性位能同时参与不同反应组分的化学吸附及脱附,则不能按以下方法处理
1.过程为单组分反应物的化学吸附控制UAA+UBB=U,L+UMMA的吸附为控制步骤r =raa-ra =kaPa(1-)-kaea1-Ze,=1/(1+bap,+b:p,+bLp+bmpMm)i=l0,=bAPA/(1+bAp,+bBP.+bip+bMPM)K, =(Pi)" (Pi)= P"(p)'4.(p)"s(p).p由于kaabA=ka4,令kaa=kk[pa-(Ppiy)P'B.K.PM+bBPB+bLPL+bPM1+bP'.K
1.过程为单组分反应物的化学吸附控制 A的吸附为控制步骤 A A + B B= L L + MM B B L L M M v p v B v M v L A v p v B v M v L A A d A A a A a A v B v A v M v L v B v A v M v L p A A A A B L M M A B L M M n i i d A A n i A a A d A a A A i b p b p b p p K p p b p K p p k p r k b k k k p p p p p p p p K b p b p b p b p b p b p b p b p b p r r r k p k A B L M A B L M A B L M A B L M A B L A B L + + + + − = = = = = = + + + + − = + + + + = − = − − = = 1 1 * * * * * * * * * * * * * * 1 1 1 ( ) [ ( ) ] , ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) /(1 ) 1 1/(1 ) (1 ) 由于 令 0 50 100