Heterogene Katalyse - · PDF fileThiele-Modul o Nichtisotherme Reaktionen o Selektivit t o...
12
1 Heterogene Katalyse Heterogene Katalyse Vorlesung Vorlesung TC 1 ( TC 1 (Teil Teil 3, SS 2008) 3, SS 2008) Detlef Bahnemann Detlef Bahnemann Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität Hannover Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität Hannover Callinstraße Callinstraße 3, 30167 Hannover 3, 30167 Hannover Institut für Technische Chemie Photokatalyse und Nanotechnologie [email protected] Inhalt Inhalt o Spezifische Adsorption Spezifische Adsorption o Temperaturabhängigkeit Temperaturabhängigkeit o Einfluss des Stofftransports Einfluss des Stofftransports o Diffusion Diffusion ! Filmdiffusion Filmdiffusion ! Porendiffusion Porendiffusion ! Thiele-Modul Thiele-Modul o Nichtisotherme Reaktionen Nichtisotherme Reaktionen o Selektivität Selektivität o Katalysatordesaktivierung Katalysatordesaktivierung Institut für Technische Chemie Photokatalyse und Nanotechnologie [email protected] Inhalt Inhalt o Spezifische Adsorption Spezifische Adsorption o Temperaturabhängigkeit Temperaturabhängigkeit o Einfluss des Stofftransports Einfluss des Stofftransports o Diffusion Diffusion ! Filmdiffusion Filmdiffusion ! Porendiffusion Porendiffusion ! Thiele-Modul Thiele-Modul o Nichtisotherme Reaktionen Nichtisotherme Reaktionen o Selektivität Selektivität o Katalysatordesaktivierung Katalysatordesaktivierung Institut für Technische Chemie Photokatalyse und Nanotechnologie [email protected] Heterogene Katalyse: Spezifische Adsorption (1)
Transcript of Heterogene Katalyse - · PDF fileThiele-Modul o Nichtisotherme Reaktionen o Selektivit t o...
1
Heterogene KatalyseHeterogene KatalyseVorlesung Vorlesung TC 1 (TC 1 (Teil Teil 3, SS 2008)3, SS 2008)
Detlef BahnemannDetlef Bahnemann
Institut für Technische Chemie, Leibniz Universität HannoverInstitut für Technische Chemie, Leibniz Universität Hannover
Callinstraße Callinstraße 3, 30167 Hannover3, 30167 Hannover
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Spezifische Adsorption (1)
2
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Spezifische Adsorption (2)
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Detailierter Reaktionsablauf
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Arrhenius-Auftragung
3
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: scheinbares Ea und n
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Mikro- vs. Makrokinetik
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Reaktion und Stofftransport
4
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Konzentrationsverlauf imDreiphasensystem
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Normaldiffusion
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Knudsendiffusion
5
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: konfigurelle Diffusion
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: konfigurelle Diffusion
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Selektivität durch Porengröße
Abb. 11.8. Einfluss der Katalysatorstruktur (Porendurchmesser) auf die Selektivität.
a) Produktselektivität: Disproportionierung von Toluol in Benzol und p-Xylol mit einem
Zeolith ZSM-5,
b) Eduktselektivität: selektives Cracken von n-Paraffinen mit einem Zeolith-Katalysator.
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogen katalysierte Oberflächenreaktion:Gesamtablauf
6
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Filmdiffusion: Charakteristiken
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Filmdiffusion: Transportvorgänge
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
7
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Porendiffusion
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Heterogene Katalyse: Konzentrationsverlauf in Pore
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Konzentrationsverlauf in Pore: Herleitung (Massenbilanz)
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Konzentrationsverlauf in Pore: Porosität & Diffusion
8
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Konzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.Ordnung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Konzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.Ordnung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Konzentrationsverlauf in Pore: Katalysatornutzungsgrad
9
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Katalysatornutzungsgrad vs. Thiele-Modul
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Temperaturabhängigkeit des Gesamtprozesses
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Temperaturabhängigkeit des Gesamtprozesses
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Stofftransporthemmung: experimentelle Überprüfung
10
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Charakteristische Katalysatordaten
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Filmdiffusion: nichtisotherme Reaktionen
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Porendiffusion: Effektive Wärmeleitfähigkeit
11
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Nichtisotherme Reaktionen: Nutzungsgrad
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Nichtisotherme Reaktionen: Wirkungsgrad
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Nichtisotherme Reaktionen mit Porendiffusion
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
12
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Selektivität katalysierter Reaktionen
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
InhaltInhalt
oo Spezifische AdsorptionSpezifische Adsorptionoo TemperaturabhängigkeitTemperaturabhängigkeitoo Einfluss des StofftransportsEinfluss des Stofftransportsoo DiffusionDiffusion!! FilmdiffusionFilmdiffusion!! PorendiffusionPorendiffusion!! Thiele-ModulThiele-Moduloo Nichtisotherme ReaktionenNichtisotherme Reaktionenoo SelektivitätSelektivitätoo KatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Katalysatordesaktivierung
Institut für Technische Chemie
Photokatalyse und Nanotechnologie
Katalysatordesaktivierung: Mechanismen
