Phan ung xuc tac di the co tao co2

PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ
CO TẠO CO2
GVHD: GS.TSKH.LƯU CẨM LỘC
HVTH:
MSHV:


NỘI DUNG TRÌNH BÀY
1. Đặt vấn đề
 2. Khái quát về xúc tác dị thể
2.1. Đặc điểm xúc tác dị thể
2.2. Thành phần chất xúc tác dị thể
2.3. Tầm quang trọng của xúc tác
 3. Phản ứng xúc tác dị thể CO tạo CO2
3.1. Xúc tác CuCr2O4
3.2. Cơ chế và phương trình động học của phản ứng CO tạo CO2
với xúc tác CuCr2O4




4. Vai trò của phản ứng xúc tác dị thể CO tạo CO2



5. Kết luận


1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1. ĐẶT VẤN ĐỀ


1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Khí CO là một sản phẩm cháy khi đốt cháy không
hoàn toàn các chất: Gas, than, xăng, dầu…
 Khí CO ( Cacbon monoxide) thì được biết đây là
một khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ
hơn không khí, d=0,967. 1 lít CO nặng 1,254 g ở
0oC, hóa lỏng ở -191oC. CO ít tan trong nước: 3,54
ml/100 ml ở 0oC, 1 atm, 2,14 ml/100 ml ở 25oC, 1
atm và không bị hấp phụ bởi than hoạt tính.



1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Giảm năng lượng
hoạt hóa của phản Loại bỏ khí
CO
ứng tạo CO2

Giảm ô
nhiễm

Xúc tác dị thể cho phản ứng
CO tạo CO2


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.1. Đặc điểm xúc tác dị thể
 Phản ứng xúc tác dị thể là phản ứng diễn
ra trên mặt tiếp xúc của các pha khác
nhau. (chất rắn – khí và chất lỏng – khí)

Vd: C2H2 + HCl
CH2=CHCl
khí
khí
khí

HgCl2/C*

rắn


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.1. Đặc điểm xúc tác dị thể
 Xúc tác không tham gia phản ứng sau khi
phản ứng xong xúc tác được hoàn nguyên


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.1. Đặc điểm xúc tác dị thể
 Bề mặt riêng của xúc tác tính cho một đơn

vị khối lượng.
 Phản ứng có nhiều giai đoạn (vùng nào
chậm nhất thì gọi tên vùng đó và quyết định
thời gian của phản ứng)


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.1. Đặc điểm xúc tác dị thể
 Xúc tác dễ bị đầu độc theo cơ chế che phủ,
thuận nghịch, bất thuận nghịch. Dẫn đến
làm giảm một phần hoặc hoàn toàn hoạt
tính


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Thành phần chất xúc tác dị thể


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Thành phần chất xúc tác dị thể
 Pha họat động: chất xúc tác, chất cải tiến
(chất biến tính).
 Pha hoạt động gồm các kim loại quý, kim
loại chuyển tiếp giữ chức năng hoạt động

hoá học, làm tăng tốc độ phản ứng, tăng độ
chọn lọc của phản ứng.
Vd: Pt được mang trên chất mang γAl2O3


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Thành phần chất xúc tác dị thể
 Pha nền (chất mang): giảm giá thành, phân
tán tâm họat động, tăng diện tích bề mặt
riêng của xúc tác, tạo dạng hạt và bổ trợ
tính năng xúc tác.


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Thành phần chất xúc tác dị thể
 Pha phụ trợ:
 Giúp tăng độ phân tán kim loại trên bề
mặt chất mang.
 Tăng độ bền vật lý, độ bền cơ học.
 Chịu được nhiệt độ cao.


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Tầm quan trọng của chất xúc tác dị thể

 85-90% các qua trình trong CN hóa học có
sử dụng xúc tác dị thể:
 Sản xuất nhiên liệu trong nhà máy lọc
hóa dầu.
 Sản xuất hóa chất trong nhà máy hóa
chất.
 Sản xuất phân bón, chất dẻo,...
 Giảm ô nhiễm.
 Xử lý ô nhiễm


2. KHÁI QUÁT VỀ XÚC TÁC DỊ THỂ


2.2. Tầm quan trọng của chất xúc tác dị thể
 Vai trò củ xúc tác dị thể:
 Giảm chi phí sản xuất.
 Tăng độ chọn lọc sản phẩm mong muốn.
 Giảm ô nhiễm môi trường từ quá trình
sản xuất.
 Phát triển về khoa học và công nghệ.


3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


Khuếch
tán.



Hấp phụ.



Phản ứng.



Giải hấp.



Khuếch
tán.


3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


3.1. Xúc tác CuCr2O4
 CuCr2O4

là xúc tác đực điều chế từ 10%CuO
+ 10%Cr2O3/γ-Al2O3

 Xúc

tác có hoạt tính cao đối với phản ứng
oxi hóa CO thành CO2.

 Crom

trong xúc tác có tác dụng bảo vệ CuO
khỏi bị phân hủy thành dạng không có hoạt
tính như aluminat CuAl2O3, đã được tìm thấy
trong xúc tác CuO/Al2O3.


3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


3.2. Cơ chế và phương trình động học của phản
ứng CO tạo CO2 với xúc tác CuCr2O4
 Cơ chế Langmuir-Hinshelwood
- Quá trình oxy hóa CO trên xúc tác CuCr2O4/γAl2O3 có cơ chế phản ứng Langmuir-Hinshelwood
như sau:
1/ O + X ↔ O·X
K1
2 2
CO + X ↔ CO·X
K2
O·X + CO·X → CO2·X + X K
CO2·X ↔ CO2 + X
K3
Với X là pha hoạt động

3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


 3.2. Cơ chế và phương trình động học của phản
ứng CO tạo CO2 với xúc tác CuCr2O4
 Cơ chế Langmuir-Hinshelwood
- Phương trình tốc độ phản ứng theo cơ chế
Langmuir-Hinshelwood diễn ra như sau:
rco =


3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


3.2. Cơ chế và phương trình động học của phản
ứng CO tạo CO2 với xúc tác CuCr2O4
 Cơ chế Eley - Rideal
- Quá trình oxy hóa CO trên xúc tác CuCr2O4/γAl2O3 có cơ chế phản ứng Eley – Rideal như sau:
1/ O + X ↔ O·X
K1
2 2
O·X + CO·X → CO2·X + X K
CO2·X ↔ CO2 + X
K3
Với X là pha hoạt động

3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


3.2.
Cơ chế và phương trình động học của phản
 
ứng CO tạo CO2 với xúc tác CuCr2O4
 Cơ chế Eley – Rideal
- Phương trình tốc độ phản ứng theo cơ chế
Eley - Rideal diễn ra như sau:
rco =
Trong quá tình oxi hóa CO, nếu sử dụng lượng oxi
quá lớn do đó PO2 xem như là một hằng số.
Vì vậy kK1(PO2)0,5 có thể thay bằng hằng số mới k’


3. PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ CO
TẠO CO2


3.2. Cơ chế phản ứng và phương trình động học của
phản ứng CO tạo CO2 với xúc tác CuCr2O4
 Cơ chế Eley – Rideal
Nếu CO2 được giả định là hấp thụ yếu trên bề
mặt chất xúc tác vì vậy mẫu số của phương trình
trên có thể thay thế bằng hằng số k”
Vì vậy kK1(PO2)0,5 có thể thay bang hằng số mới k’
Nếu CO2 được giả định là hấp thụ yếu trên bề mặt
chất xúc tác vì vậy mẫu số của phương trình trên

có thể thay thế bằng hằng số k”
Phương trình có thể viết như sau:
rco = [k’PCO]/[k”]
Thay k’/k” = k, phương trình tốc độ có dạng:
Rate = k(PCO)


4. VAI TRÒ CỦA PHẢN ỨNG XÚC TÁC
DỊ THỂ CO TẠO CO2


5. KẾT LUẬN