多相催化作用是指催化劑與反應物分別處於兩個不同的相。通常催化劑處於固態,反應物處於氣態或液態;化學反應發生在固體催化劑表面的活性位上。
右側的互動中,我們以哈柏法合成氨為例介紹多相催化作用的原理。
多相催化作用是化學工業生產的重要組成部分。在右側表格中,列舉了幾個重要的多相催化過程,方便同學了解。
值得注意的是,反應物中含有的雜質可能使催化劑的部分或全部催化能力喪失,以致催化劑不能正常的發揮其應有的催化作用。這種現象稱為催化劑中毒。因此,原料在進入催化反應器之前,必須經過純化處理。
催化過程 | 涉及的化學反應式(催化劑/載體) |
---|---|
哈柏法合成氨 | \[{{\text{N}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{3}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ {\stackrel{ \text{鋁/氧化鐵(III)} }{\rightleftharpoons}} \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right)\] |
接觸法合成硫酸 | \[\text{2S}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ {\stackrel{ \text{氧化釩} }{\rightleftharpoons}} \text{2S}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{g} \right)\] |
水蒸汽重整製氫 | \[\text{C}{{\text{H}}_{\text{4}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{g} \right)\ \xrightarrow{\text{鎳}} \text{4}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ \text{C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\] |
石油加氫脫硫 | \[\text{2}{{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{R}}_{\text{2}}}\text{S}\left( \text{g} \right)\ \xrightarrow{\text{鉬-鈷/鋁}} \text{2RH}\left( \text{g} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{S}\left( \text{g} \right)\] |