Катализатор это простыми словами: ТрансТехСервис (ТТС): автосалоны в Казани, Ижевске, Чебоксарах и в других городах — dvd-auto.ru — Штатные головные устройства c GPS навигацией

Содержание

Катализаторы

Под катализом понимают изменение скорости реакции при участии веществ-катализаторов, которые сами в ней не участвуют. С катализатором химический процесс происходит быстрее. Ингибитор, наоборот, снижает скорость нежелательных реакций. Он отличается от катализатора еще и тем, что при нем энергия процесса остается неизменной. Ингибитор реагирует с одним из промежуточных продуктов и образует прочное соединение или блокирует активные центры катализатора.

Катализ может быть осуществлен самим промежуточным продуктом химической реакции. Данный процесс называется автокаталитическим, который сначала протекает медленно и постепенно ускоряется по мере образования продуктов.

Характеристиками катализатора являются его селективность и активность. Селективность – это ускорение только одной реакции из ряда допустимых. Активность катализатора поясняет во сколько раз он увеличил скорость процесса.

Малого количества катализатора достаточно для ускорения превращения большого объема реагирующих веществ. В химической среде катализатор и одно реагирующее вещество образуют активированный комплекс, который затем взаимодействует с другими веществами. В результате образуются продукты реакции и катализатор, химический состав и структура которого изменилась под воздействием продуктов смеси.

Каталитические процессы бывают трех видов. Гетерогенный катализ подразумевает, что фаза реагирующих веществ отлична от фазы, представленной самим катализатором. Чаще всего рассматривают гетерогенные процессы, в которых молекулы газов вступают в реакцию с поверхностью твердого тела. Если реагирующие вещества находятся в одной фазе с катализатором, то говорится о гомогенном катализе. Такие процессы наблюдаются в растворах. Ферментативный катализ отличается от других видов тем, что происходит в живых организмах под действием ферментов (энзимов), которые являются белковыми молекулами. Без них биохимические реакции протекают медленно или не происходят вообще. Селективность и активность ферментов являются самыми большими величинами среди изученных катализаторов.

В химии выделяют каталитические яды. Они способны снизить или полностью прекратить активность катализатора. Такое вещество может быть ядом при одной температуре или в определенной концентрации, а при других условиях может стать и промотором, то есть веществом, активизирующим катализатор.

Для катализа часто используют носители – инертные либо неактивные материалы. Нанесенный на них катализатор увеличивает свою поверхность, что экономит дорогостоящие вещества, предотвращает рекристаллизацию или спекание компонента, значительно увеличивает катализаторную активность.

Каталитические процессы считаются основными во всех крупнотоннажных производствах даже после появления новых методов активации молекул: радиационная, лазерная химия и плазмохимия. В масштабных промышленных процессах ускоряется образование высококачественных бензинов, моторных, дизельных и реактивных топлив и другие процессы нефтепереработки, производство каучука, гидрогенизация жиров. Катализаторы используются при переработке низкосортного сырья в высокоценные продукты: лекарства, пластмассы, удобрения и прочие химические реактивы.

Высокое экономическое значение имеет ингибирование нежелательных химических процессов. Например, для создания долгохранящихся продуктов используются антиоксиданты. Эти вещества способны предотвратить процесс окисления.

Охрана окружающей среды невозможна без катализа. Самое главное достижение в этом направлении – создание нейтрализатора автомобильных выхлопных газов.

«Для чего нужен автомобильный катализатор простыми словами?» — Яндекс Кью

Вся информация об авто с пробегом

Промежуточное химическое соединение | химия | Британика

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Этот день в истории
Викторины
Подкасты
Словарь
Биографии
Резюме
Популярные вопросы
Инфографика
Демистификация
Списки
#WTFact
Товарищи
Галереи изображений
Прожектор
Форум
Один хороший факт

Развлечения и поп-культура
География и путешествия
Здоровье и медицина
Образ жизни и социальные вопросы
Литература
Философия и религия
Политика, право и правительство
Наука
Спорт и отдых
Технология
Изобразительное искусство
Всемирная история

Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
#WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

Студенческий портал

Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

Введение

Краткие факты

Факты и сопутствующий контент

Основы катализаторов — Химия LibreTexts

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 39040

Вопросы для обсуждения

Что такое химическая абсорбция и как она способствует химическим реакциям?
Какие виды хемосорбции приводят к отравлению катализатора?
Как переходные металлы выбираются в качестве катализаторов?
Что такое синтетические газы и как их готовят?
Почему металлические кластеры могут быть превосходными потенциальными катализаторами?
Являются ли нестехиометрические оксиды потенциальными катализаторами окислительно-восстановительных реакций?
Какой тип катализаторов можно изготовить из стехиометрических оксидов?
Что такое фотокаталитические реакции?

Гетерогенные катализаторы

Катализатор – это другое вещество, помимо продуктов реагентов, добавляемое в реакционную систему для изменения скорости химической реакции, приближающей химическое равновесие. Он циклически взаимодействует с реагентами, способствуя, возможно, многим реакциям на атомном или молекулярном уровне, но не расходуется. Другая причина использования катализатора заключается в том, что он способствует производству выбранного продукта.

Катализатор изменяет энергию активации, E _a , реакции, обеспечивая альтернативный путь реакции. скорость и константа скорости k реакции связаны с E _a следующим образом:

скорость = k * функция концентрации
k = A exp ( ^{— E a} / _{R T} )

где A — константа, связанная с частотой столкновений. Таким образом, изменение E _a изменяет скорость реакции.

Катализатор в той же фазе (обычно жидкий или газовый раствор), что и реагенты и продукты, называется гомогенным катализатором .

Катализатор, который находится в отдельной фазе от реагентов, называется гетерогенным или контактным катализатором . Контактные катализаторы — материалы, способные адсорбировать на своей поверхности молекулы газов или жидкостей. Примером гетерогенного катализа является использование тонкоизмельченной платины для катализа реакции монооксида углерода с кислородом с образованием диоксида углерода. Эта реакция используется в каталитических нейтрализаторах, установленных в автомобилях, для удаления угарного газа из выхлопных газов.

Промоторы сами по себе не являются катализаторами, но повышают эффективность катализатора. Например, оксид алюминия Al ₂ O ₃ добавляют к тонкоизмельченному железу для увеличения способности железа катализировать образование аммиака из смеси азота и водорода. Яд снижает эффективность катализатора. Например, соединения свинца отравляют способность платины как катализатора. Таким образом, этилированный бензин не должен использоваться для автомобилей, оборудованных каталитическими нейтрализаторами.

Поскольку гетерогенные катализаторы часто используются в высокотемпературных реакциях, они обычно представляют собой тугоплавкие (тугоплавкие) материалы, или же они могут быть нанесены на тугоплавкие материалы, такие как оксид алюминия.

В настоящее время проектирование катализаторов является сложной задачей для химиков и инженеров в плане эффективного производства, предотвращения загрязнения и переработки отходов.

Что такое химическая абсорбция и как она способствует химическим реакциям?

Как упоминалось в разделе о твердых дефектах, твердые поверхности являются двумерными дефектами. Они предлагают потенциал для притяжения к молекулам газов и жидкости. Адсорбция происходит, когда молекулы притягиваются к поверхности, а когда молекулы проникают сквозь толщу материала, используется термин абсорбция. Абсорбция без образования или разрыва химических связей называется физической абсорбцией или физической сорбцией, тогда как хемосорбция относится к процессам, при которых образуются или разрываются новые связи.

Inorganic Chemistry от Swaddle (стр. 117) дает отличный пример, иллюстрирующий хемосорбцию водорода никелевым катализатором. Энергия связи H ₂ составляет 435 кДж/моль. Таким образом, в реакции гидрирования энергия должна быть доступна для реакций:

H ₂ -> 2 H, H = 435 кДж

| |
>C=C< + 2 H -> H-C—C-H
| |

В приведенной выше реакции энергия активации

E _a близка к 435 кДж. Однако, когда водород поглощается никелем, разрыву связи Н-Н способствует ряд стадий.

2 Ni + H ₂ —>2 Ni…H ₂ —-> 2 Ni-H
физическая сорбция твердого газа хемосорбция

Таким образом, энергия активации снижается из-за образования Ni -Н связи. Изменение энергии активации изменяет скорость реакции.

При активации O ₂ металлом M связь O=O ослабляется или разрывается посредством следующих стадий:

О=О О—О О О О- О-
| | || || | |
-M—M- ==> -M—M- ==> -M M- ==> -M M-

На этих стадиях кислород активируется на различных стадиях.

С помощью сложных экспериментальных методов мы можем детально изучить хемосорбированные вещества. Например, считается, что хемосорбированный этилен представляет собой этилидиновый радикал

  Ч Ч Ч
      \ | /
        С
        |
        С
       /|\
    ПтПтПтПтПт
Металл Металл Металл

Хемосорбированный этилидуновый радикал.

Какие виды хемосорбции приводят к отравлению катализатора?

Если поглощенные частицы очень стабильны и в процессе хемосорбции выделяется много энергии, поглощенные частицы не являются реакционноспособными. Их поглощение предотвращает дальнейшее поглощение других частиц, делая катализатор неактивным. Эти явления известны как отравление катализатора.

Яд снижает эффективность катализатора. Тетраэтилсвинец всегда был добавкой к бензину. Для защиты окружающей среды в автомобилях были установлены каталитические нейтрализаторы для окисления угарного газа и углеводородов. Однако соединения свинца отравляют способность платины как катализатора. Таким образом, этилированный бензин не следует использовать для автомобилей, оснащенных каталитическими нейтрализаторами.

На рынке представлено множество типов катализаторов, например, катализатор окисления MIRATECH также может снижать выбросы окиси углерода и углеводородов. Наиболее распространенный каталитический нейтрализатор использует металл Pt.

В последнее время возникает озабоченность по поводу снижения содержания серы в бензине и другом моторном топливе с целью снижения выбросов оксидов серы. Технически соединения серы не являются ядами для катализаторов (т. е. не вызывают необратимого снижения эффективности катализатора). Однако они будут занимать часть поверхности драгоценного металла, тем самым снижая активную конверсию выхлопных газов до тех пор, пока сера снова не будет десорбирована с участков драгоценного металла (краткосрочный эффект).

Как выбирают переходные металлы в качестве катализаторов?

Переходные металлы первого периода представлены этими металлами.

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu и Zn

Типичными общими чертами среди них являются наличие d электронов, а у многих из них и их незаполненных d орбиталей. В результате переходные металлы образуют соединения с различными степенями окисления. Таким образом, эти металлы представляют собой 90 182 электронных банка 90 183, которые отдают электроны в подходящее время и хранят их для химических веществ в другое время.

Переходные металлы используются в реакциях гидрирования , упомянутых ранее. Эти реакции представлены

| |
>C=C< + 2 H -> H-C—C-H
| |

Например, таким применением является гидрогенизация ненасыщенного масла при производстве маргарина. Специальные катализаторы типа ИКТ-3-25-П изготовлены из палладия, нанесенного на специальный широкопористый углеродный носитель Сибунит.

Другими процессами, катализируемыми переходными металлами, являются реакции окисления-восстановления:

NH ₃ + 5/4 O ₂ = NO + H ₂ O
2 CO + O ₂ = 2 CO ₂

окисление СО происходит в каталитических нейтрализаторах, платина часто, но не всегда используется в качестве катализатора в них. На изображении, показанном здесь, показан двойной каталитический нейтрализатор, показывающий путь потока газа.

Для большинства переходных металлов, кроме золота, хемосорбционная прочность соответствует общей последовательности для газообразных реагентов:

O ₂ > алкины > алкены > CO > H ₂ > CO ₂ > N ₂

Прочность при хемосорбции также зависит от металлов. В целом хемосорбция является наиболее сильной для металлов слева, а для переходных металлов она снижается в периоде с увеличением атомного номера:

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg

Хемосорбция слишком сильна для групп Sc, Ti, V, Cr и Mn, и эти металлы не являются эффективными катализаторами.

Fe, Ru и Os прочно хемосорбируют большинство газов и слабо хемосорбируют N ₂ .
Прочность Chemisorb для Co и Ni слабее, чем для группы Fe. Их поглощения для CO ₂ и H ₂ очень слабые.
Rh, Pd, Ir и Pt едва хемосорбируют H ₂ , но не CO ₂ .
Cu, Ag, слабо хемосорбируют СО и этилен.

Эти относительные силы хемосорбции позволяют нам сделать некоторые простые прогнозы относительно их пригодности в качестве катализаторов для конкретных реакций. Например, катализатор процесса Габера для производства аммиака должен хемосорбировать азот. Можно рассмотреть железо, рутений или осмий.

Для реакций гидрирования катализатор должен хемосорбировать H ₂ . Подходят металлы Co, Rh, Ir, Ni, Pd и Pt. Наличие и стоимость являются дополнительными факторами для рассмотрения. Никель на самом деле хороший выбор, учитывая все обстоятельства.

Эти рекомендации очень грубы, и каждый случай должен быть тщательно изучен. К счастью, многие катализаторы коммерчески доступны. Исследования и разработки катализаторов оставлены для многих компаний.

Что такое синтетические газы и как их готовят?

Синтез-газ — это общий термин, используемый для обозначения синтетических газов, подходящих в качестве топлива или для производства жидкого топлива. Часто это смесь H ₂ и CO, и эта смесь может быть преобразована в метанол, CH ₃ ОХ. Хорошо известными катализаторами являются Pt и Rh, но другие технологии, такие как мембераны, также используются для производства синтез-газа.

Выбор катализатора играет важную роль в промышленном производстве. Например, использование родия или платины в качестве катализаторов показало очень различное распределение продуктов при использовании метана или этана.

CH ₄ (65%) + O ₂ (35%) —Rh—> H ₂ (60%) + CO (30%) + CO ₂ (2%) + Н ₂ ) (5%)

При использовании платины было получено больше нежелательных продуктов H ₂ O и CO ₂. Свэддл описал разницу между использованием этих двух металлов в качестве катализаторов ( Неорганическая химия , стр. 120), но когда дело доходит до применения, требуется гораздо больше подробностей. Данные предоставили доказательства того, что небольшая разница в хемосорбции приводит к очень разным результатам.

Почему металлические кластеры могут быть отличными потенциальными катализаторами?

Площадь поверхности на единицу веса является важным фактором при использовании твердых веществ в качестве катализаторов. Существует много исследований, связанных с изучением площади поверхности твердых частиц металлов. Разработаны различные методы измерения площади поверхности твердых материалов. Одним из таких методов является определение площади поверхности по адсорбции газа.

Кластеры представляют собой металлические частицы предельных размеров, каждая из которых состоит всего из нескольких атомов. Нет необходимости строго определять количество атомов в частице, чтобы называть ее кластерами, но общее мнение состоит в том, что когда число атомов на поверхности частицы больше, чем число атомов в внутри , частица представляет собой кластер . Таким образом, кластер может состоять всего из 3 атомов и достигать нескольких десятков атомов.

Кстати, термин «кластер» использовался и в других областях исследования. Например, в металлоорганической химии соединения с несколькими металлами, связанными между собой связями металл-металл, также называются кластерами металлов. К этой категории относятся многие карбонильные соединения. Например,

Co ₂ (u-CO) ₂ (CO) ₆ , (u-CO означает CO, связанный мостиком между двумя атомами металла)
Mn ₂ (CO) ₁₀
Fe ₃ (CO) ₁₂
Co ₄ (CO) ₁₂ 9009 0 Rh ₄ (CO) ₁₂
CFe ₅ ( CO) ₁₅
Rh ₆ (CO) ₁₆
Os ₆ (CO) ₁₈

Карбонилы металлов изучались как гомогенные катализаторы. Они упомянуты здесь, чтобы вы могли оценить их использование в других источниках.

Вся каталитическая активность происходит на поверхности, поскольку поверхностные атомы склонны к хемосорбции молекул газа. Таким образом, кластеры, естественно, будут превосходными потенциальными катализаторами. Таким образом, изучение гетерогенных катализаторов может включать изучение химии кластерных ионов металлов и инкапсулированных кластеров серебра в качестве катализаторов окисления. Кластеры могут быть получены путем осаждения из паровой фазы. Название этой ссылки звучит очень интересно: Metal Atom Vapor Chemistry: A Область ждет своего прорыва.

Являются ли нестехиометрические оксиды потенциальными катализаторами окислительно-восстановительных реакций?

Благодаря своей способности иметь различную степень окисления переходные металлы образуют нестехиометрические оксиды и обладают прекрасным потенциалом для окислительно-восстановительных (окислительно-восстановительных) реакций, поскольку они могут как отдавать, так и принимать электроны.

M ⁿ⁺ => M ⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e ^—
M ⁽ⁿ⁺¹⁾⁺ + e ^— => M ⁿ⁺

Кроме того, они напоминают металлы , и они катализируют реакции гидрирования и изомеризации.

A P -тип Оксид металла имеет избыточные положительные заряды в твердого веге 2 ^2- на их поверхности. Оксид никеля является таким оксидом. Получается, что наиболее активны адсорбированные формы O ^—,

O ₂ (г) + 2 Ni ²⁺ => 2 O ^— (адс) + 2 Ni ³⁺ 900 90 2 О ^— (объявления) + 2 CO (объявления) => 2 CO ₂ + 2 e ^—
2 Ni ³⁺ + 2 e ^— => 2 Ni ²⁺

9 0122 Когда оксид дает кислорода, электроны остались позади, а отрицательный заряд в нем делает его оксидом n-типа . Оксид цинка является таким оксидом n-типа , и механизм реакции можно представить следующим образом:

CO (г) + 2 O ^2- (решетка) => CO ₃ ^2- (решетка ) + 2 е ^—
0,5 O ₂ + 2 e ^— => O ^2-
CO ₃ ^2- (решетка) = CO ₂ + О ^2- (решетка)

Общая реакция представляет собой —

CO + 0,5 O ₂ => CO ₂

На этих первичных стадиях кислород расходуется посредством адсорбции на твердом веществе.

Сульфид, такой как MoS ₂ , может терять атомы серы, превращаясь в твердое вещество n-типа , Mo _1+x S ₂ или получить атом серы, чтобы стать p-типа твердым Mo _1-x S ₂ , в зависимости от давления паров газа S ₂, окружающего твердое тело. Легирование MoS ₂ оксидом также может сделать его твердым p-типа для катализатора.

Одним из полезных применений MoS ₂ в качестве катализатора является снижение содержания серы в бензине. Например, циклический тиофен C ₄ H ₄ S можно превратить в углеводород с помощью p-тип MoS ₂ ,

C ₄ H ₄ S + 4 H ₂ == p-тип MoS _{2 9 0185 == > С ₄ Н ₁₀ + H ₂ S}

Это достигается с помощью типичного промышленного катализатора гидрообессеривания, который может содержать 14% MoO ₃ и 3% CoO на носителе из оксида алюминия.

Какие типы катализаторов можно изготовить из стехиометрических оксидов?

Хорошо известно, что оксиды металлов растворяются в воде с образованием основных растворов, тогда как оксиды неметаллов растворяются в воде с образованием кислых растворов. Некоторые оксиды металлов, такие как Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ и т. д. растворяются в сильных кислотах и основаниях. Таким образом, мы можем разделить оксиды на кислотные и основные оксиды по каталитической активности.

Кислотные оксиды

Кислые оксиды, такие как Al ₂ O ₃ и SiO ₂ катализируют реакции дегидратации, такие как

R-CH _{2 901 85 CH ₂ OH (г) == (Al ₂ O ₃ , 600 K) ==> R-CH=CH ₂}

Если рассматривать оксид как кислоту Льюиса, он адсорбирует группу ОН, облегчая реакцию на следующих стадиях.

R-CH ₂ CH ₂ OH (г) => R-CH ₂ -CH ₂ ⁺ + OH ^— (адсорбированный) 900 90 Р-СН ₂ -СН ₂ ⁺ => R-CH ⁺ -CH ₃
R-CH ⁺ -CH ₃ + OH ^— (адсорбированный) => R-CH=CH ₂ + Н ₂ О

Цеолиты, представляющие собой алюмосиликаты, действуют как кислотные катализаторы. Они также катализируют изомеризацию, крекинг, алкилирование и другие органические реакции.

Основные оксиды

Основные оксиды, такие как MgO и ZrO, благоприятствуют реакциям с участием анионных частиц . Когда протон Н ⁺ адсорбируется на поверхности рядом с ионом О ^2- в оксиде металла, образуется группа ОН ^—, оставляющая органическую молекулу отрицательным зарядом.

CH ₃ -CH ₂ -CN + MO (твердый) => -CH ₂ -CH ₂ CN + M-OH ⁺ (твердый)
=> CH _{2 90 185 =СН- CN + MOH ₂ (твердый)
= + кислород => CH ₂ =CH-CN + MO (твердый) + H ₂ O (продукт)}

В целом реакция представляет собой селективное окисление

CH ₃ -CH ₂ -CN + MO (твердый) + 0,5 O ₂ => CH ₂ =CH-CN + MO (твердый) + 0,5 H ₂ O

Окисление устраняет два атома водорода на молекулу в процессе, и предлагаемый механизм предполагает двухстадийный процесс удаления.

Смеси основных оксидов использовались в качестве катализаторов при окислительном сочетании метана. В некоторых случаях для такого применения разрабатываются специальные реакторы и катализаторы. TAP Reactor — одно из таких приложений. В данном случае использовались цеолиты.

Что такое фотокаталитические реакции?

Реакции, вызванные фотонами, сгустками энергии излучения, называются фотолизом. Фотокаталитические реакции предполагают фотолиз в присутствии катализатора. Однако в большинстве случаев катализаторы представляют собой полупроводники, а реакции представляют собой реакции фотолиза с участием полупроводников. В этом аспекте фотокатализатор выполняет несколько иную функцию, чем в термическом химическом процессе.

Приведенное ниже моделирование показывает, что когда желтый луч попадает на полупроводник TiO ₂ , электроны возбуждаются из валентной зоны в зону проводимости. Эта ширина запрещенной зоны составляет 3,2 В. Затем возбужденный электрон способствует образованию H ₂ . Дырки забирают электроны из групп ОН ^—, превращая их в активные радикалы ОН. Радикалы распадаются с образованием O ₂ или реагируют с CHCl ₃, превращая его в безвредный CO ₂, H ⁺ и Cl ^—. Это моделирование фотокатализаторов подготовлено японской группой и довольно хорошо иллюстрирует концепцию. На самом деле процесс довольно сложный.

При фоторазложении воды возбужденные электроны реагируют с ионами водорода (протонами)

2 H ⁺ + 2 e ^— = H ₂
2 OH 902 05 — + 2 е ⁺ (отверстие) = H ₂ O + 0,5 O ₂

Таким образом, продукты H ₂ и O ₂ являются потенциальными видами топлива для производства энергии, особенно для топливных элементов.

Другой пример: фторборная кислота используется при гальванике и отделке металлов. Для очистки сточных вод этих производств требуется удаление фторборной кислоты. Существующие методы адсорбции, коагуляции, методы осаждения не работают. Так, было изучено фотокаталитическое разложение борфтористоводородной кислоты, которое показало, что TiO ₂ весьма эффективен при легировании оксидами Cr и Fe. Приведенная выше ссылка показала, что легирование Cr или Fe резко повысило активность. Более того, 0,5 мас.% Cr/TiO2 и 1,0 мас.% Fe/TiO2 показали максимальную активность 61 % и 41 % соответственно.

Недавно в новостной статье была заманчивая претензия на Внутренний Воздухоочиститель. Судите сами, стоит ли это исследовать.

Пример 1

Энергетическая щель TiO ₂ составляет 3,2 В. Какова частота фотонов, обладающих достаточной энергией для возбуждения электронов из ковалентной зоны TiO ₂ в зону проводимости?

Решение
Энергия возбуждения электрона до 3,2 В составляет 3,2 эВ.

1,6022e-19 Дж 1
3,2 эВ ————- ————- = 7,74e14 Гц
1 эВ 6,626e-34 Дж с

ОБСУЖДЕНИЕ
Длина волны этих фотонов

3e8 м/с
——— = 387e9 м (или 387 нм)
7,74 /с

Эти фотоны находятся в пределах видимости ограничение 350 — 700 нм.

Пример 2

Моль фотонов называется эйнштейном. Сколько энергии в Дж составляет эйнштейн фотонов, описанных в примере 1.

Решение
Энергия

1,6022e-19 Дж 6,022e23
3,2 эВ ————- — ————- = 308000 Дж = 308 кДж
1 эВ 1 фотон

ОБСУЖДЕНИЕ
Когда мы обсуждаем энергию Гиббса, мы узнали, что энтальпия образования для H ₂ Оз — 285,83 кДж. Это означает, что нам нужно минимум 286 кДж для разложения воды. Таким образом, 1 эйнштейн фотонов имеет больше энергии для разложения моля воды, чем минимум. Однако для разложения воды требуется перенапряжение. Оксид титана смешивают с металлической платиной и оксидом рутения, чтобы облегчить образование пузырьков в этом процессе. (см. Неорганическая химия компании Swaddle (стр. 125).

Вопросы

В чем разница между физисорбцией и хемосорбцией?
Чтобы катализатор был эффективным, он должен сильно адсорбировать реагенты. Правда или ложь?
Что из следующего сильнее всего адсорбируется на поверхности никеля: кислород, метан, этен, окись углерода, азот?
Skill —
Приведите список химических веществ в порядке убывания их адсорбционной способности для переходных металлов.
Какой из перечисленных металлов наиболее сильно адсорбирует монооксид углерода на своей поверхности: Fe, Co, Ni, Rh, Ir
Навык —
Знать тенденцию адсорбционной прочности металлов по их положению в периодической таблице химических элементов.
Для нестехиометрического соединения FeO _1,1 каково соотношение Fe ³⁺ / Fe ²⁺ по числу ионов?

Solutions

Увеличение скорости достижения химического равновесия.
No related posts.