Xúc tác dị thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở khác pha

ĐỀ TÀI:

XÚC TÁC DỊ THỂ

LOGO

www.themegallery.com


NỘI DUNG

I. CHẤT XÚC TÁC DỊ THỂ

II. ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG XÚC TÁC DỊ THỂ

LOGO

www.themegallery.com


I. CHẤT XÚC TÁC DỊ THỂ

1. KHÁI

2. HOẠT ĐỘ

3. ĐỘ CHỌN

4. TUỔI THỌ

5. CHẤT

NIỆM

CHẤT XÚC

LỌC CHẤT

CHẤT XÚC

XÚC TÁC

TÁC

XÚC TÁC

TÁC

DỊ THỂ

LOGO

www.themegallery.com


1. KHÁI NIỆM

 Xúc tác dị thể là xúc tác trong đó chất xúc tác ở khác pha với chất phản ứng.
 Chất xúc tác dị thể thường là chất rắn và phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác.
 Thường gặp nhất là những hệ xúc tác dị thể gồm pha rắn và pha khí (các chất tham gia phản ứng và
sản phẩm phản ứng)

LOGO

www.themegallery.com


2. HOẠT ĐỘ CHẤT XÚC TÁC



Là 1 đại lượng quan trọng nhất đối với một phản ứng xúc tác là hoạt độ của chất xúc tác



Hoạt độ của xúc tác được biểu diễn bằng biểu thức :

LOGO

www.themegallery.com


3. ĐỘ CHỌN LỌC CHẤT XÚC TÁC



Độ chọn lọc – khả năng của chất xúc tác chỉ thúc đẩy một trong những hướng chuyển hóa có thể đồng thời
xảy ra của hệ phản ứng – là 1 đặc trưng quan trọng nhất của chất xúc tác.



Độ chọn lọc thường được biểu diễn bởi tỉ số của tốc độ phản ứng ( tạo ra sản phẩm ) mong muốn trên tổng tốc
độ tất cả các phản ứng xảy ra với sự tham gia của các chất đầu :

LOGO

www.themegallery.com


Trong trường hợp đơn giản nhất chỉ hình thành 1 sản phẩm oxi hóa lựa chọn C mHm+2 ta có thể viết sơ đồ phản ứng
như sau :

LOGO

www.themegallery.com


4. TUỔI THỌ CHẤT XÚC TÁC

 Tuổi thọ của chất xúc tác là đại lượng quan trọng có ảnh hưởng hầu như quyết định đến hiệu quả
kinh tế của quá trình xúc tác dị thể trong công nghiệp và các quá trình có sử dụng xúc tác .

 Tuổi thọ chất xúc tác được thể hiện ở độ bền làm việc của nó, trong đó độ bền cơ học và độ bền hóa
học đều quan trọng.

LOGO

www.themegallery.com


5. CHẤT XÚC TÁC DỊ THỂ

 Xúc tác dị thể có thể chỉ có một thành phần hoạt động:

LOGO

www.themegallery.com


Chức năng:
Có bề mặt riêng lớn, có mao quản, độ
xốp

Chức năng: Hoạt động hóa

Tính bền cơ học cao

học

Biến dạng pha hoạt động

Gồm các loại: kim loại, bán

Gồm các loại: đất sét, oxit, than hoạt

dẫn

tính

Chức năng:
Làm nhiệm vụ như chất mang: sắp xếp cấu trúc, hạn

chế than hoạt tính , chất kích động hoạt tính
Làm nhiệm vụ như một thành phần hoạt động: về
điện tử, về phân tán, chất chống độc

LOGO

www.themegallery.com


CÁC THÀNH PHẦN TẠO NÊN CHẤT XÚC TÁC DỊ THỂ

LOGO

www.themegallery.com


PHA HOẠT ĐỘNG

Pha hoạt động có chức năng làm tăng vận tốc phản ứng, tăng độ chọn lọc của sản phẩm.
Theo ông Richardson 1989 đã đưa ra ba tính chất của pha hoạt động:

Pha hoạt

Tính chất cơ học

Có độ bền cơ học, bền nhiệt, bền hóa, ít bị mài mòn

Tính chất hóa học

Diện tích bề mặt, có lỗ xốp, có tính axit

động

Tính chất xúc tác

Hoạt tính xúc tác cao, độ chọn lọc cao
LOGO

www.themegallery.com


CHẤT MANG

 Các tính chất của chất mang xúc tác:
 Có bề mặt riêng lớn
 Có độ bền nhiệt cao
 Có độ bền cơ học cao
 Dễ dàng khuếch tán nhiệt
 Ảnh hưởng đến độ phân cực chất xúc tác
 Có thể làm thay đổi hướng phản ứng
 Đóng vai trò như một chất xúc tác

LOGO

www.themegallery.com


CHẤT PHỤ TRỢ



Chất phụ trợ xúc tác là khi thêm vào xúc tác một lượng nào đó sẽ làm cho hoạt tính và tính chất xúc
tác được cải thiện.

 Chất phụ trợ xúc tác có thể chia làm ba tác dụng:
 Chất trợ xúc tác hình học ( cấu trúc ): làm chậm tốc độ tăng kích thước của vi tinh thể
 Chất trợ xúc tác điện tử : chất có thể đi vào mạng lưới cấu trúc của xúc tác và làm thay đổi độ linh
động của chất xúc tác

 Chất trợ xúc tác chống ngộ độc: chất bảo vệ pha hoạt động khỏi bị ngộ độc

LOGO

www.themegallery.com


MỘT VÀI VÍ DỤ CHO CHẤT TRỢ XÚC TÁC



Al2O3 với chất trợ là : SiO2 (làm tăng độ ổn định nhiệt ), HCl ( tăng tính axit của xúc tác )



SiO2-Al2O3 với chất trợ là : Pt tăng quá trình oxi hóa Co

LOGO

www.themegallery.com

MỘT SỐ CHẤT XÚC TÁC DỊ
THỂ

LOGO

www.themegallery.com


KIM LOẠI VÀ BÁN DẪN



Đó là các phản ứng oxi hóa khử, hidro, đehidro hóa, phân hủy hợp chất chứa oxi ….

LOGO

www.themegallery.com


 
 Đặc điểm của phản ứng loại này là có sự chuyển dời electron từ chất phản ứng đến chất xúc tác
hoặc ngược lại.



Đối với kim loại và hợp kim một quy luật quan trọng được tổng kết là hoạt tính xúc tác đặc biệt cao
ở những kim loại chuyển tiếp.



Trong một số kim loại người ta tìm thấy các mối liên quan giữa hoạt tính xúc tác và đặc trưng của
kim loại.

LOGO

www.themegallery.com




Chất xúc tác oxi hóa khử thường có màu cũng là hiện tượng phổ biến.

Ví dụ:
Trong phản ứng phân hủy KClO3bằng xúc tác:

 Những chất xúc tác hoạt động nhất như NiO, Co3O4, MnO2,CuO có màu đen hoặc nâu
 Những chất xúc tác có hoạt tính trung bình như:SnO2, PbO, ZnO, CdO có màu da cam hay vàng
 Những chất như Al2O3, MgO, TiO2, SnO2 màu trắng thì không có hoạt tính

LOGO

www.themegallery.com


CHẤT XÚC TÁC ION

Chất xúc tác ion có tác dụng xúc tác đối với các phản ứng dị li.

Ví dụ:

Muối thủy ngân là chất xúc tác cho phản ứng hidrat hóa axetilen.

HgSO4 ,t 0

C2 H 2 + H 2O  
→ CH 3CHO

LOGO

www.themegallery.com


Tuy nhiên sự nghiên cứu ở đây tập trung chủ yếu vào các axit và bazo rắn.

Các phản ứng xúc tác bởi axit rắn thường là: đồng phân hóa, cracking, trùng hợp anken, halogen hóa,
hidrat hóa hoặc kết hợp các phân tử phân cực khác vào nối đôi, ankyl hóa, aryl hóa, phản ứng ngưng tụ
kèm theo sự tách nước, ammoniac, HCl hoặc phân tử phân cực khác, thủy phân, các phản ứng chuyển
vị,…

LOGO

www.themegallery.com


Các phản ứng xúc tác bazo rắn thường là: phản ứng ngưng tụ các chất cacbonyl, axetulenic, phản ứng
peckin, Favorski,… một số phản ứng trùng hợp, đồng phân hóa, ankyl hóa,..

Theo định nghĩa của Bronsted và Lewis ta hiểu axit rắn là những chất có khả năng nhường proton hoặc
nhận cặp electron, còn bazo rắn- chất nhận proton hoặc cho cặp electron

LOGO

www.themegallery.com


  Các axit rắn có tác dụng xúc tác gồm:
 Khoáng sét tự nhiên: caolinit, bentonit, zeolite
 Các axit trên chất mang: H2SO4, H3PO4, nhôm oxit
 Nhựa trao đổi cation.
 Các hỗn hợp oxit: SiO2,Al2O3, Cr2O3.Al2O3, MoO3.Al2O3, ZnO2.SiO2,
 Các hợp chất vô cơ: ZnO, Al2O3, TiO2, As2O3, V2O5, SiO2, Cr2O3
 Than nung ở 300

LOGO

www.themegallery.com


  Các bazo rắn có tác dụng xúc tác gồm :
 Các bazo trên chất mang: NaOH, KOH mang trên silicagen hoặc nhôm oxit
 Nhựa trao đổi anion
 Các oxit hỗn hợp: SiO2,Al2O3, SiO2.MgO, SiO2.CaO,
 Các hợp chất vô cơ: MgO, CaO, BaO, SiO2, Al2O3, ZnO, Na2CO3, K2CO3
 Than nung ở 900 hoặc hoạt hóa bởi N2O. NH3, ZnCl2-NH4Cl-CO2

LOGO

www.themegallery.com



Qua sự thống kê trên ta thấy những chất như ZnO, Al2O3, SiO2 vừa có tính axit vừa có tính bazo
đó là những chất xúc tác 2 chức năng axit bazo

LOGO

www.themegallery.com