Heterogene Katalyse 3 - PDF - TCI @ Uni-Hannover.de - Leibniz ...
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Inhalt<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>Vorlesung TC 1 (Teil(3, SS 2008)Detlef BahnemannInstitut für Technische Chemie, <strong>Leibniz</strong> <strong>Uni</strong>versität <strong>Hannover</strong>Callinstraße 3, 30167 <strong>Hannover</strong>o Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Inhalt<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Spezifische Adsorption (1)o Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>1
<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Spezifische Adsorption (2)Inhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong><strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Detailierter Reaktionsablauf<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Arrhenius-AuftragungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>2
<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: scheinbares E a und n<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Mikro- vs. MakrokinetikInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Inhalt<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Reaktion und Stofftransporto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>3
<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Konzentrationsverlauf imDreiphasensystemInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong><strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Normaldiffusion<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: KnudsendiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>4
<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: konfigurelle Diffusion<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: konfigurelle DiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong><strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Selektivität durch PorengrößeHeterogen katalysierte Oberflächenreaktion:GesamtablaufAbb. 11.8. Einfluss <strong>de</strong>r 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.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>5
InhaltFilmdiffusion: Charakteristikeno Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Filmdiffusion: TransportvorgängeInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>6
<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Porendiffusion<strong>Heterogene</strong> <strong>Katalyse</strong>: Konzentrationsverlauf in PoreInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Konzentrationsverlauf in Pore: Herleitung (Massenbilanz)Konzentrationsverlauf in Pore: Porosität & DiffusionInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>7
InhaltKonzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.Ordnungo Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Konzentrationsverlauf in Pore: Reaktion 1.OrdnungKonzentrationsverlauf in Pore: KatalysatornutzungsgradInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>8
Katalysatornutzungsgrad vs. Thiele-ModulTemperaturabhängigkeit <strong>de</strong>s GesamtprozessesInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Temperaturabhängigkeit <strong>de</strong>s GesamtprozessesStofftransporthemmung: experimentelle ÜberprüfungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>9
Charakteristische KatalysatordatenInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Filmdiffusion: nichtisotherme ReaktionenPorendiffusion: Effektive WärmeleitfähigkeitInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>10
Nichtisotherme Reaktionen: NutzungsgradNichtisotherme Reaktionen: WirkungsgradInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Nichtisotherme Reaktionen mit PorendiffusionInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>11
Selektivität katalysierter ReaktionenInhalto Spezifische Adsorptiono Temperaturabhängigkeito Einfluss <strong>de</strong>s Stofftransportso Diffusion! Filmdiffusion! Porendiffusion! Thiele-Modulo Nichtisotherme Reaktioneno Selektivitäto Katalysator<strong>de</strong>saktivierungInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Katalysator<strong>de</strong>saktivierungKatalysator<strong>de</strong>saktivierung: MechanismenInstitut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>Institut für Technische ChemiePhotokatalyse und Nanotechnologiebahnemann@iftc.uni-hannover.<strong>de</strong>12
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