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विषम उत्प्रेरण (Heterogeneous Catalysis)

1910
  • Paul Sabatier
भौतिक रसायन विज्ञान में विषम उत्प्रेरण को प्रदर्शित करने वाले रिएक्टर में ठोस उत्प्रेरक।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

In heterogeneous catalysis, और उत्प्रेरक is in a different phase from the reactants. Typically, a solid catalyst is used with gaseous or liquid reactants. The process involves several steps: diffusion of reactants to the catalyst surface, adsorption onto active sites, chemical reaction on the surface, desorption of products, and diffusion of products away from the surface.

Heterogeneous catalysis is the cornerstone of the modern chemical industry, accounting for the vast majority of large-scale industrial processes. The key advantage is the ease of separating the catalyst from the product stream, which simplifies purification and allows for continuous operation. The catalyst is often a porous solid with a high surface area, maximizing the number of available active sites. These उत्प्रेरक can be unsupported (e.g., platinum gauze) or, more commonly, supported, where catalytically active metal nanoparticles are dispersed on a high-surface-area support material like alumina ([latex]Al_2O_3[/latex]), silica ([latex]SiO_2[/latex]), or activated carbon.

The mechanism, often described by the Langmuir–Hinshelwood model, involves the adsorption of reactant molecules onto the catalyst surface. This adsorption weakens the chemical bonds within the reactants, lowering the activation energy for the reaction. After the reaction occurs between adsorbed species, the product molecules desorb from the surface, freeing the active site for another catalytic cycle. The overall rate can be limited by any of these steps, from mass transport of reactants to the surface to the desorption of products. Catalyst deactivation through processes like poisoning (strong adsorption of impurities), coking (deposition of carbonaceous material), or sintering (loss of surface area at high temperatures) is a major practical challenge.

UNESCO Nomenclature: 2202
भौतिक रसायन विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • discovery of अधिशोषण by Carl Wilhelm Scheele and Felice Fontana
  • Michael Faraday’s studies on platinum’s catalytic properties
  • Paul Sabatier’s work on catalytic hydrogenation of organic compounds
  • सतही विज्ञान तकनीकों का विकास

आवेदन

  • अमोनिया संश्लेषण के लिए हैबर-बॉश प्रक्रिया
  • ऑटोमोबाइल में उत्प्रेरक कनवर्टर
  • पेट्रोलियम शोधन में द्रव उत्प्रेरक क्रैकिंग (एफसीसी)
  • सिंथेटिक ईंधन के लिए फिशर-ट्रॉप्सच प्रक्रिया
  • सल्फ्यूरिक एसिड उत्पादन के लिए संपर्क प्रक्रिया

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • अधिकतम दक्षता और चयनात्मकता के लिए एकल-परमाणु उत्प्रेरक
  • इष्टतम प्रवाह और द्रव्यमान स्थानांतरण के लिए 3डी-मुद्रित उत्प्रेरक संरचनाएं
  • स्वयं-पुनर्जीवित उत्प्रेरक जो विषाक्तता के प्रभावों को उलट सकते हैं
  • प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके प्रतिक्रियाओं को संचालित करने वाले प्लास्मोनिक उत्प्रेरक
  • धातु-कार्बनिक ढांचा (mof) based catalysts with tunable porosity
  • उत्प्रेरक झिल्ली जो एक ही चरण में प्रतिक्रिया और पृथक्करण को संयोजित करती हैं
  • कैस्केड प्रतिक्रियाओं के लिए एनकैप्सुलेटेड उत्प्रेरकों वाले नैनोरिएक्टर
  • सामान्य परिस्थितियों में नाइट्रोजन को सीधे उर्वरकों में परिवर्तित करने के लिए उत्प्रेरक
  • तरल अवस्था अभिक्रियाओं से आसानी से प्राप्त करने के लिए चुंबकीय उत्प्रेरक
  • ऊर्जा बचाने के लिए कम तापमान पर कुशलतापूर्वक कार्य करने वाले उत्प्रेरक
Related to: heterogeneous catalysis, solid catalyst, surface chemistry, adsorption, active site, desorption, Langmuir-Hinshelwood, catalyst support, industrial chemistry, mass transport.

ऐतिहासिक संदर्भ

विषम उत्प्रेरण (Heterogeneous Catalysis)

1904
1907
1909
1910
1912
1915
1915-11
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1916

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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