II. Động học chung của phản ứng xúc tác dị thể
4/ Một số quan điểm giải thích hiện tượng chất kích động:
1) Chất kích động khi cho vào xúc tác sẽ kết hợp với trung tâm hoạt động cũ và cho một trung tâm hoạt động mới có hoạt tính cao hơn, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc hình thành và phân huỷ HCTG. Do đó làm tăng vận tốc phản ứng. Lượng chất kích động nhỏ
và tối ưu (nhỏ vì thế giới đã công nhận số trung tâm hoạt động nhỏ và chỉ bằng 10-23, tức là có 1 trung tâm hoạt động thì sẽ có 1023 trung tâm không hoạt động)
2) Chất kích động cho vào sẽ làm tăng tốc độ của giai đoạn chậm nhất của quá trình, có thể làm tăng vận tốc hấp phụ chất này, làm giảm vận tốc hấp phụ chất kia, tạo điều kiện cho phản ứng chính xảy ra.
Ví dụ: phản ứng tổng hợp NH3: N2 + 3H2 ⇒ 2 NH3
Xúc tác là Fe, nếu được cho thêm chất kích động K2O thì hoạt tính tănglên nhiều lần. Điều này được giải thích rằng khi có mặt K2O thì vận tốc hấp phụ H2được tăng lên trong đó vận tốc của N2 giảm xuống vừa phải để phản ứng xảy ra thuận lợi.
3) Chất kích động làm thay đổi cấu trúc xúc tác làm cho mạng lưới tinh thể trên bề mặt xúc tác linh động hẳn lên, hoạt động hơn.
Có 2 loại chất kích động: chất kích động điện tử và chất kích động lỗ khuyết
• Chất kích động điện tử là chất kích động thừa
điện tử, có ít ái lực điện tử hơn so với xúc tác; khi
đó điện tử tự do của chất kích động sẽ nhường cho xúc tác, làm khuấy động mạng lưới tinh thể
của xúc tác, làm xúc tác linh động hẳn lên, hoạt động hơn. • Chất kích động lỗ khuyết là chất kích động thiếu điện tử nên có ái lực điện tử lớn hơn so với xúc tác, sẽ lấy điện tử của xúc tác làm bề mặt xúc tác linh động hơn, xúc tác trở nên hoạt động hơn. Ví dụ: mạng lưới tinh thể của Al2O3 : cầu oxy : Al
4) Chất kích động cho vào làm thay đổi khoảng cách của nguyên tử xúc tác cho phù hợp với yếu tố tương đương hình học
5) Chất kích động là chất khí: Chất khí đưa vào tạo màng khí bao phủ trên bề mặt xúc tác và tạo trung tâm hoạt động trên bề mặt, khí trở thành phân cực làm cho xúc tác hoạt