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다루는 주제
소개
물리적, 화학적 흡착을 차별
촉매에 Chemisorption의 관계
촉매의 평가를위한 Chemisorption 기법과 방법
표면 에너지
개요
촉매는 소비자가 제품의 생산에서 환경 보호에 다양한 어플 리케이션에 사용됩니다. 최적 설계와 촉매의 효율적인 활용이 활성 물질의 표면 구조와 표면 화학 철저한 이해를 필요로합니다. 화학 흡착 ( "chemisorption") 분석 기법으로 설계 및 생산 단계에서 촉매 재료를 평가하는 데 필요한 정보를 많이 제공해 뿐만 아니라 사용 기간이 지난 후. 촉매 및 reactants 및 제품은 여러 형태로 될 수 있지만이 문서에서는 일반적으로 사용되는 촉매 불일치를 해결합니다.
고체 재료의 독특한 특성은 약한 표면 에너지 사이트의 분포이다. 가스 또는 증기 분자가 이러한 사이트에 바인딩 될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 흡착 현상을 설명합니다. 표면에 의해 촬영 분자의 수량은 온도, 압력, 표면 에너지 분포와 고체의 표면 면적을 포함하여 여러 가지 조건과 표면 기능에 따라 달라집니다. 일정한 온도에서 압력 대 adsorbed 분자의 수량의 플롯은 흡착 등온선라고합니다.
물리적인 매력 - 물리적 흡착 (이하 "physissorpton") 고체 표면과 피흡착질 사이에 상대적으로 약한 반 데르 Waal의 상호 작용 세력의 결과이다. 물리적 흡착은 쉽게 되돌릴 수 있습니다.
화학 결합 - 가스와 고체에 따라 흡착 현상도 피흡착질와 고체 표면 간의 전자 공유에 발생할 수 있습니다. 이것은 화학 흡착 과 physisorption 달리 chemisorption는 반대로 어렵습니다. 에너지 상당한 수량은 일반적으로 화학적으로 adsorbed 분자를 제거하는 데 필요합니다.
물리적 흡착은 온도와 압력 조건이 유리한 것을. 제공된 모든 표면에서 일어나는 Chemisorption 그러나, 특정 adsorbents과 흡착 종 사이에만 표면 이전 adsorbed 분자의 세척하는 경우 발생합니다. 적절한 조건 하에서, 물리적 흡착은 여러 레이어를 형성 adsorbed 분자가 발생할 수 있습니다. Chemisorption이 , 반면에, 흡착만큼에서만 진행이 표면과 직접 접촉을 할 수 있으며 일반적으로 단일 레이어 프로세스로 간주됩니다.
물리적 흡착의 특징은 거의 모든 adsorbed 분자가 흡착이 발생되는 동일한 온도에서 피난하여 제거할 수있다는 것입니다. 그것은 adsorbed 분자 흡착 사이트를 탈출하는데 필요한 에너지에 쉽게 사용할 수있게하기 때문에 가열 탈착을 가속.
화학적 adsorbed 분자는 강력하게 표면에 바인딩된 및 신체적 구속 분자를 해방하기 위해 필요한 것을에 비해 에너지의 비교적 대량의 유입없이는 벗어날 수 없다. 이 에너지는 열에 의해 제공되며 종종 매우 높은 온도는 화학적으로 adsorbed 분자의 표면을 청소합니다.
Physisorption은 단지 일반적인 압력에서 흡착의 비등점 근처 또는 아래의 온도에서 발생하는 경향이있다. 이것은의 경우되지 않습니다 chemisorption . Chemisorption은 일반적으로 잘 흡착의 비점 이상의 온도에서 자리를 취할 수 있습니다.
촉매는 화학 반응의 속도에 영향을 미치는 물질이다. 촉매 그렇지 않으면 발생하지 수있는 반응을 일으킬 수 없으며 그것은 단지 반응이 평형에 도달하는 속도를 높일 수 있습니다. '운영중'금속의 표면이 구성되어 있습니다 chemisorption의 사이트. 지원되는 촉매 활성 금속의 잘게 나눈 입자가 지원 자료에서 추방되어있는 사람입니다. 지원의 표면에있는 그 알갱이는 흡착과 반응에 사용할 수 있습니다.
반응의 가속 속도가 단순히 표면에 분자의 농도 증가로 인한 경우, 촉매의 reactants의 물리적 흡착의 결과 수 있습니다. 이 경우가 아니라, chemisorption는 분명히 화학 반응에 더 수용하기 위해 반응물을 (adsorbed 분자) 변경, 필수 단계입니다. 활성 표면 결합 중간체를 형성에 촉매의 의존도는 이유 중의 하나입니다 chemisorption 분석 기법으로이 촉매의 연구에서 너무 필수적입니다.
이종 촉매 반응주기의 단계는 다음과 같습니다
- 촉매의 표면에 reactants의 확산 (교통)
- chemisorption 반응물의 (S) chemisorbed 종 사이의 표면 반응
- 촉매에서 제품의 해방
- 재활용 1 단계 수 있도록 떨어진 촉매의 표면에서 제품의 확산
1 단계와 5의 효율성을 예측하는 것은 같은 촉매 베드의 다공성, 촉매 하나로 된 돌, 또는 촉매 재료의 각 입자를 특징 짓는 물리적 흡착과 수은의 porosimetry로 분석 기법으로 주었입니다. 2 단계, 3 및 4를 특성화하는 것은의 도메인 chemisorption를 분석합니다.
Chemisorption의 분석은 특정 반응을 촉진에서 촉매의 상대적 효율성을 결정하기 위해 적용하거나, 촉매 중독을 연구하고 사용 시간에 따른 촉매 활동의 저하를 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 등온 chemisorption 분석은 두에 의해 수행됩니다 chemisorption의 ) 정적 체적 chemisorption, 그리고 B) 동적 (가스를 흐르는) chemisorption : 기술. 용적 기법의 고해상도 측정 얻기 위해 편리 chemisorption 가까운 주변에서 1000 O C 이상으로 본질적으로 어떤 온도에서 대기 압력에 매우 낮은 압력에서 등온합니다.
펄스 chemisorption, 흐르는 가스 기술은 일반적으로 주위 압력에서 수행됩니다. 샘플은 불활성 가스의 흐름에서 청소 후에는 샘플이 포화되기 전까지, 반응물의 소량을 주입하고 있습니다. 보정 열전도도 검출기 (TCD)는 각 주사시 활성화된 사이트에 의해 촬영 반응물 분자의 수량을 결정하는 데 사용됩니다. 초기 주사는 완전히 chemisorbed 수 있습니다, 채도에 따라 나중에 주사 아무도는 채도를 나타내는 chemisorbed되지 않습니다. chemisorbed 가스 분자의 수는 직접 활성 물질의 활성 표면 영역에 관련되어 있습니다.
반응과 촉매의 수립시 지원 자료와 혼합 활성 금속의 수량의 stoichiometry의 지식과 결합하여 시료의 g 당 chemisorbed 가스의 수량 %의 금속 분산을 계산 수 있습니다. 이것은 촉매와 비싼 활성 금속 촉매 제품에 채용되고있는 방법을 효율적으로 중요한 경제 조치의 성능의 중요한 지표 수 있습니다.
온도 프로그램된 탈착 (TPD), 온도 프로그램된 감소 (TPR) 및 온도 프로그램된 녹이 (TPO) 촉매를 특성화 세 비 등온 방법이 있습니다. 온도 프로그램된 탈착은 일반적으로 더 실제 산업용 어플 리케이션에서 찾을 조건을 시뮬레이션, 진공을 고용하지 않습니다. TPD 분석, 자료 견본 세포와 활성 표면을 청소 pretreated에 배치됩니다. 채도를 얻을 때까지 다음, 선택한 가스 또는 증기가 남아있는 분자가 불활성 가스와 함께 밖으로 플러시되는 후 활성 사이트에 chemisorbed입니다.