第7章 固体表面催化
7.1 固体表面催化的特性
7.1.1 催化作用及其特点
1.催化剂和催化作用
从“催化”一词的诞生至今已有一百多年,化学家们从理论到工业实践对催化反应进行了大量的研究。虽然尚未能有一个完整而统一的理论来描述催化现象,但对催化现象已逐步深入到揭示其本质的阶段。长时间以来,文献中多使用如下定义:“催化剂是一种能够改变化学反应的速度,而它本身又不参与*终产物的物质”。催化剂促进化学反应速度的现象就称之为催化作用。1976年mPAC(国际纯粹及应用化学协会)公布的催化作用的定义是:“催化作用是一种化学作用,是靠用量极少而本身不被消耗的一种叫做催化剂的外加物质来加速化学反应的现象”。有催化剂参与的化学反应就称为催化反应。比如,二氧化硫与氧在一起,即使受热也几乎不生成三氧化硫,而当它们的混合物通过五氧化二钒时,便有相当量的三氧化硫生成。此处的五氧化二钒是催化剂,它对二氧化硫氧化的加速则是催化作用。催化剂的重大贡献就是通过化学作用大大加快化学反应速度,使成千上万个速度缓慢的化学反应加速以便实现工业化。
根据催化剂与反应物所处的不同状态,催化作用可分为均相催化和多相催化。固体催化剂对气态或液态反应物所起的催化作用属于多相催化作用。目前,在工业上被广泛利用并取得巨大经济效益的是反应物为气相、催化剂为固相的气一固多相催化过程。这是由于固体催化剂具有寿命长(如二氧化硫氧化用钒催化剂可以使用10-20年)、容易活化、再生、回收,容易与产物分离,以及便于化工生产连续操作等优点。所以在相当长的时间内,在各类催化剂中,固体催化剂在工业催化过程中扮演着重要的角色。
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