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InhaltHeterogene KatalyseVorlesung TC 1 (Teil(3, SS 2008)Detlef BahnemannInstitut für Technische Chemie, Leibniz Universität HannoverCallinstraße 3, 30167 Hannovero Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInhaltHeterogene Katalyse: Spezifische Adsorption (1)o Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de1


Heterogene Katalyse: Spezifische Adsorption (2)Inhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deHeterogene Katalyse: Detailierter ReaktionsablaufHeterogene Katalyse: Arrhenius-AuftragungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de2


Heterogene Katalyse: scheinbares E a und nHeterogene Katalyse: Mikro- vs. MakrokinetikInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInhaltHeterogene Katalyse: Reaktion und Stofftransporto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de3


Heterogene Katalyse: Konzentrationsverlauf imDreiphasensystemInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deHeterogene Katalyse: NormaldiffusionHeterogene Katalyse: KnudsendiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de4


Heterogene Katalyse: konfigurelle DiffusionHeterogene Katalyse: konfigurelle DiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deHeterogene Katalyse: Selektivität durch PorengrößeHeterogen katalysierte Oberflächenreaktion:GesamtablaufAbb. 11.8. Einfluss der Katalysatorstruktur (Porendurchmesser) auf die Selektivität.a) Produktselektivität: Disproportionierung von Toluol in Benzol und p-Xylol mit einemZeolith ZSM-5,b) Eduktselektivität: selektives Cracken von n-Paraffinen mit einem Zeolith-Katalysator.Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de5


InhaltFilmdiffusion: Charakteristikeno Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deFilmdiffusion: TransportvorgängeInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de6


Heterogene Katalyse: PorendiffusionHeterogene Katalyse: Konzentrationsverlauf in PoreInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deKonzentrationsverlauf in Pore: Herleitung (Massenbilanz)Konzentrationsverlauf in Pore: Porosität & DiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de7


InhaltKonzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.Ordnungo Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deKonzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.OrdnungKonzentrationsverlauf in Pore: KatalysatornutzungsgradInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de8


Katalysatornutzungsgrad vs. Thiele-ModulTemperaturabhängigkeit des GesamtprozessesInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deTemperaturabhängigkeit des GesamtprozessesStofftransporthemmung: experimentelle ÜberprüfungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de9


Charakteristische KatalysatordatenInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deFilmdiffusion: nichtisotherme ReaktionenPorendiffusion: Effektive WärmeleitfähigkeitInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de10


Nichtisotherme Reaktionen: NutzungsgradNichtisotherme Reaktionen: WirkungsgradInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deNichtisotherme Reaktionen mit PorendiffusionInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de11


Selektivität katalysierter ReaktionenInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss des Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto KatalysatordesaktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deKatalysatordesaktivierungKatalysatordesaktivierung: MechanismenInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.deInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.de12

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