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Heterogeneous Catalysis

1910
  • Paul Sabatier
Solid catalyst in a reactor demonstrating heterogeneous catalysis in physical chemistry.

(画像はイメージです)

不均一触媒では、触媒は反応物とは異なる相にあります。通常、固体触媒が気体または液体の反応物とともに使用されます。このプロセスには、反応物が触媒表面に拡散する、 吸着 活性部位への移動、表面での化学反応、生成物の脱着、および表面からの生成物の拡散。

不均一触媒は現代化学工業の基盤であり、大規模な工業プロセスの大部分を占めています。主な利点は、触媒を生成物ストリームから容易に分離できることであり、これにより精製が簡素化され、連続運転が可能になります。触媒は多くの場合、表面積の大きい多孔質固体であり、利用可能な活性サイトの数を最大化します。これらの触媒は、担体なし(例:白金ガーゼ)または、より一般的には担体ありであり、触媒活性金属ナノ粒子がアルミナ([latex]Al_2O_3[/latex])、シリカ([latex]SiO_2[/latex])、または活性炭などの高表面積担体材料上に分散されています。

ラングミュア・ヒンシェルウッドモデルでよく説明される反応機構は、反応物分子が触媒表面に吸着することから始まります。この吸着によって反応物内の化学結合が弱まり、反応の活性化エネルギーが低下します。吸着した分子間で反応が起こると、生成物分子が表面から脱着し、活性部位が次の触媒サイクルに利用できるようになります。全体の反応速度は、反応物の表面への物質輸送から生成物の脱着まで、これらのいずれかの段階によって制限される可能性があります。触媒の失活は、被毒(不純物の強い吸着)、コークス化(炭素質物質の堆積)、焼結(高温での表面積の減少)などのプロセスによって起こるため、実用上大きな課題となっています。

UNESCO Nomenclature: 2202
物理化学

タイプ

化学プロセス

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • カール・ヴィルヘルム・シェーレとフェリーチェ・フォンタナによる吸着の発見
  • マイケル・ファラデーによる白金の触媒特性に関する研究
  • ポール・サバティエによる有機化合物の触媒的水素化に関する研究
  • 表面科学技術の開発

アプリケーション

  • アンモニア合成のためのハーバー・ボッシュ法
  • 自動車の触媒コンバーター
  • 石油精製における流動接触分解(FCC)
  • 合成燃料のためのフィッシャー・トロプシュ法
  • 硫酸製造のための接触法

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連分野:不均一触媒、固体触媒、表面化学、吸着、活性部位、脱着、ラングミュア・ヒンシェルウッド、触媒担体、工業化学、物質輸送。

歴史的背景

Heterogeneous Catalysis

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

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

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