Katalízis. A homogén és heterogén katalízis jellemzıinek összehasonlítása

Hasonló dokumentumok
Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

FOLYAMATOK SZILÁRD FELÜLETEKEN

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

Kémiai reakciók sebessége

18_heterogen_kinetika.pptx FOLYAMATOK SZILÁRD FELÜLETEKEN HETEROGÉN REAKCIÓK ÁTTEKINTÉS: FELÜLETI JELENSÉGEK ALKALMAZÁSI PÉLDÁK

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

1. változat. 4. Jelöld meg azt az oxidot, melynek megfelelője a vas(iii)-hidroxid! A FeO; Б Fe 2 O 3 ; В OF 2 ; Г Fe 3 O 4.

Az anyagi rendszerek csoportosítása

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

1. feladat Összesen: 26 pont. 2. feladat Összesen: 20 pont

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Kémiai kötések és kristályrácsok ISMÉTLÉS, GYAKORLÁS

Az égés és a füstgáztisztítás kémiája

NE FELEJTSÉTEK EL BEÍRNI AZ EREDMÉNYEKET A KIJELÖLT HELYEKRE! A feladatok megoldásához szükséges kerekített értékek a következők:

A katalízis fogalma és jellemzői

Az anyagi rendszerek csoportosítása

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

Általános és szervetlen kémia 1. hét

A feladatok megoldásához csak a kiadott periódusos rendszer és számológép használható!

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1997

Kémiai reakciók. Kémiai reakció feltételei: Aktivált komplexum:

Altalános Kémia BMEVESAA101 tavasz 2008

Kémiai egyensúlyok [CH 3 COOC 2 H 5 ].[H 2 O] [CH3 COOH].[C 2 H 5 OH] K = k1/ k2 = K: egyensúlyi állandó. Tömeghatás törvénye

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

Kolloidkémia 4. előadás Határfelületi jelenségek I. Gázok és gőzök adszorpciója szilárd felületeken Adszorbensek Szőri Milán: Kolloidkémia

BIOPLATFORM SZÁRMAZÉKOK HETEROGÉN KATALITIKUS ELŐÁLLÍTÁSA, MŰSZERES ANALITIKÁJA, KATALIZÁTOROK JELLEMZÉSE

A sz. OTKA pályázat (In situ és operando vizsgálatok az NO x szelektív katalitikus átalakításában) zárójelentése.

Szigetelők Félvezetők Vezetők

Termokémia. Hess, Germain Henri ( ) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

4. változat. 2. Jelöld meg azt a részecskét, amely megőrzi az anyag összes kémiai tulajdonságait! A molekula; Б atom; В gyök; Г ion.

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

a NAT /2008 számú akkreditálási ügyirathoz

Reakciókinetika és katalízis


SZŰKÍTETT RÉSZLETEZŐ OKIRAT (1) a NAH /2014 nyilvántartási számú (2) akkreditált státuszhoz

Heterogén katalízis Alapelvek

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 8. osztály. A versenyző jeligéje:... Megye:...

Általános kémia vizsgakérdések

1.ábra A kadmium felhasználási területei

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (29/2016. (VIII. 26.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

I. Atomszerkezeti ismeretek (9. Mozaik Tankönyv: oldal) 1. Részletezze az atom felépítését!

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

XLVI. Irinyi János Középiskolai Kémiaverseny február 6. * Iskolai forduló I.a, I.b és III. kategória

Elektronegativitás. Elektronegativitás

CO 2 aktiválás - a hidrogén tárolásban

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

KÉMIAI ALAPISMERETEK (Teszt) Összesen: 150 pont. HCl (1 pont) HCO 3 - (1 pont) Ca 2+ (1 pont) Al 3+ (1 pont) Fe 3+ (1 pont) H 2 O (1 pont)

Hevesy György Országos Kémiaverseny Kerületi forduló február évfolyam

Reakció kinetika és katalízis

c A Kiindulási anyag koncentrációja c A0 idő t 1/2 A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

Fémorganikus kémia 1

Curie Kémia Emlékverseny 2018/2019. Országos Döntő 9. évfolyam

a NAT /2013 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

KRISTÁLYOK GEOMETRIAI LEÍRÁSA

Ipari katalízis A tárgy a szerves vegyiparban használatos katalitikus (homogén és heterogén) eljárások elméleti és gyakorlati vonatkozásait tárgyalja.

Minta feladatsor. Az ion képlete. Az ion neve O 4. Foszfátion. Szulfátion CO 3. Karbonátion. Hidrogénkarbonátion O 3. Alumíniumion. Al 3+ + Szulfidion

Víz. Az élő anyag szerkezeti egységei. A vízmolekula szerkezete. Olyan mindennapi, hogy fel sem tűnik, milyen különleges

Összesen: 20 pont. 1,120 mol gázelegy anyagmennyisége: 0,560 mol H 2 és 0,560 mol Cl 2 tömege: 1,120 g 39,76 g (2)

Az anyagi rendszer fogalma, csoportosítása

KŐOLAJFELDOLGOZÁSI TECHNOLÓGIÁK

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Általános Kémia, BMEVESAA101

8. Osztály. Kód. Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

SZAK: KÉMIA Általános és szervetlen kémia 1. A periódusos rendszer 14. csoportja. a) Írják le a csoport nemfémes elemeinek az elektronkonfigurációit

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

Aerogél alapú gyógyszerszállító rendszerek. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

A tudós neve: Mit tudsz róla:

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Kémiai kötés. Általános Kémia, szerkezet Slide 1 /39

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő Kód

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Spontaneitás, entrópia

ALPHA spektroszkópiai (ICP és AA) standard oldatok

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2016 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI-FELVÉTELI FELADATOK (1997)

5. előadás

a. 35-ös tömegszámú izotópjában 18 neutron található. b. A 3. elektronhéján két vegyértékelektront tartalmaz. c. 2 mól atomjának tömege 32 g.

Kötések kialakítása - oktett elmélet

T I T - M T T. Hevesy György Kémiaverseny. A megyei forduló feladatlapja. 7. osztály. A versenyz jeligéje:... Megye:...

Szalai István. ELTE Kémiai Intézet 1/74

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Szent-Györgyi Albert kémiavetélkedő

7. osztály Hevesy verseny, megyei forduló, 2003.

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Reakciókinetika és katalízis

Átírás:

Heterogén katalízis

Katalízis Egy katalitikus reakció általában több lépésben megy végbe. A katalizátor az első lépések egyikében reaktánsként, az utolsó lépések valamelyikében pedig termékként szerepel. A homogén és heterogén katalízis jellemzıinek összehasonlítása Homogén 1. A katalizátor minden egyes molekulája részt vehet a reakcióban. Az aktív részecskék azonosak. 2. Alacsonyabb hőmérséklet. 3. Kisebb reakciósebesség (általában). 4. Kiváló szelektivitás. 5. Elválasztás nehéz. Heterogén 1. A katalizátor nem minden atomja vesz részt a reakcióban. Az aktív helyek eltérőek. 2. Magasabb hőmérséklet. 3. Nagy reakciósebesség 4. Kisebb szelektivitás (főleg magasabb hőmérsékleten). 5. Elválasztás egyszerű.

Fontosabb heterogén katalitikus eljárások kidolgozásának idıpontjai Kén-dioxid oxidáció 1875 Ammónia oxidáció 1902 Ammónia szintézis 1905-1912 Fischer-Tropsch szintézis 1926 Metanol szintézis 1923 Krakkolás, reformálás 1930-1950 Zeolitok alkalmazása 1960- Katalitikus finomkémiai szintézisek 1980- Sztereoszelektív katalitikus reakciók 1985-

A heterogén katalízis lépései A reaktánsok diffúziója a katalizátor felülethez A reaktánsok adszorpciója(kemiszorpciója) Felületi diffúzió A termék(ek) kialakulása A termékek deszorpciója A termékek eltávolodása a katalizátor felülettől (diffúzióútján) A heterogén katalízis a katalizátorok felületén megy végbe,ezért ismernünk kell a felületek sajátságait valamint a katalizátor felületén lévő atomok és a környezet részecskéi közötti kölcsönhatásokat.

Fizikai adszorpció és kemiszorpció Ha az adszorbeált részecskék és a felület között csupán gyenge van derwaals-féleerők hatnak, akkor fizikai adszorpcióról (fiziszorpcióról) beszélünk. Az adszorpciós entalpia -ΔH adsz = 5-20 kj/mol, és az adszorbeált rétegek száma egynél nagyobb is lehet. A kölcsönhatás erőssége lényegében nem függ az adszorbens kémiai sajátságaitól. Amennyiben a felület atomjai és az adszorbeált részecske atomjai között kémiai kötések jönnek létre, akkor kemiszorpciórólbeszélünk. Az adszorpciós entalpia -ΔH adsz = 40-800 kj/mol, és az adszorbeált rétegek száma csak egy lehet. A kölcsönhatás erőssége erősen függ az adszorbens kémiai sajátságaitól. Egy molekula adszorbeálódhat változatlan formában, vagy disszociálhat is.

Adszorpció a felületen és a tömbfázisban Hidrogén adszorpciója Pd felületen Hidrogén abszorpciója Pd tömbfázisban, Pd-hidrid egységek kialakulása Az adszorbátumnem teljesen borítja a felületet, Θ <1. A példák a hidrogén disszociatívadszorpcióját mutatják.

Fajlagos felület, porozitás Minthogy a heterogén katalízis felületi jelenség, a katalizátorok fontos jellemzője a fajlagos felület (S) és a porozitás. Henger alakúpórusokra:s = 2 V p / r S a belsőfajlagos felület, V p a pórustérfogat, r az átlagos pórussugár. Az összefüggés alapján2nm-es sugárés1 cm 3 /g pórustérfogat esetén a fajlagos felület 1000 m 2 /gméretűnek adódik. Természetesen ez egy közelítőérték, mert a pórusok nem szigorúan henger alakúak és nem egyforma méretűek. Méretük szerint a pórusokat három csoportba szokás osztani: -makropórusok r > 25 nm -mezopórusok 25 nm > r > 1 nm -mikropórusok 1 nm > r

Adszorpciós izotermák Az izotermák a szilárd test felületén adszorbeálódott anyag mennyisége és az anyag gázfázisban mutatottparciális nyomása (p) közötti összefüggést adják meg állandó hőmérsékleten. Θ 1 - Langmuir-féle izoterma Θ= bp/(1+bp) Tyomkin-izoterma Θ= k 1 ln(k 2 bp) k 1 és k 2 állandók, értékük az adszorpció kezdeti entalpiájától függ. Feltételezi, hogy az adszorpciós entalpia lineárisan csökkena borítottság növekedésével. A + M x/x max = Θ A _ M Nyomás (p) b= A-M A M A nyomás növelésével a felület telítődik adszorbátummal, Θ 1-hez tart. Freundlich-izoterma Θ= kp 1/n kés n konstans, utóbbi egynél nagyobb.feltételezi, hogy az adszorpciós entalpia logaritmikusan csökken a borítottság növekedésével.

A Langmuir-izoterma két anyag versengı adszorpciója esetén Θ A = b A p A /(1+ b A p A + b B p B ) és Θ B = b B p B /(1+ b A p A + b B p B ) Ha B sokkal erősebben kötődik, mint A, azaz b B >>b A, akkor: Θ A = b A p A / b B p B. Ez esetben B katalizátor méregként viselkedik, kis p B parciális nyomásnál is maga foglalja el az adszorpciós helyek túlnyomó részét.

Gázok kemiszorpciója fémeken Az adszorbátumok kemiszorpció erősségének sorrendje: O 2 > C 2 H 2 > C 2 H 4 > CO > H 2 > CO 2 >N 2 Gázok Csoport Fém O 2 C 2 H 2 C 2 H 4 CO H 2 CO 2 N 2 A Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Cr, V, Mo, W, Fe, Ru, Os + + + + + + + B 1 Ni, Co + + + + + + - B 2 Rh, Pd, Pt, Ir + + + + + - - B 3 Mn, Cu + + + + ± - - C Al, Au ± + + - - - - D Li, Na, K + + - - - - - E Mg, Ag, Zn, Cd, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi + - - - - - -

Vulkángörbe A Sabatier-elv Ha különféle fémek katalizálják ugyanazt a reakciót, akkor a katalitikus aktivitás és a fémnek a periódusos rendszerben elfoglalt helyzete között összefüggés található. katalitikus aktivitás fém-adszorbátum kötéserősség A katalitikus aktivitás maximuma azt jelzi, hogy abban az esetben a katalizátor fém és az adszorbátumközötti kölcsönhatás erőssége éppen optimális: sem nem túl erős, sem nem túl gyönge.

Az adszorpció jellege fémfelületeken - Kationos adszorpció: az adszorbátum átad egy elektront a fém elektronrendszerének - Anionos adszorpció: az adszorbátum felvesz egy elektront a fémből - Kovalens kötés alakul ki az adszorbátum és a fém között

A katalizátor szelektivitásának feltételei 1. A megfelelőkötéserősség a reaktáns(ok) és a katalizátorfelület közötti kötésekben.ez az ún. elektronos faktor, mivel a kötéserősségeta katalizátorfelület és a reaktáns elektronszerkezete szabja meg. 2. Az optimális koordináció, azaz a megfelelőszabad koordinációs helyek száma felületi atomonként. 3. A halmaz (ensemble) feltétel,azazhogy mekkora a reakcióátmeneti komplexében szereplőadszorbátummal kapcsolatban lévőszomszédos felületi atomok legkisebb szükséges halmaza. 4.Lenyomat (minta, template) feltétel azokat a sztereokémiai viszonyokat jelenti, amik az aktív centrumban létrejönnek, amennyiben a reakció alakszelektív (shape-selectivity), vagy sztereoszelektív (diasztereo-vagy enantioszelektív). Az utóbbi három ún. geometriai faktor.

A katalizátor szerepe az, hogy elősegíti egyes kötések felbomlását és más kötések kialakulását. Milyen mechanizmussal történhet mindez?

A heterogén katalízis két alapvetı mechanizmusa I. Langmuir-Hinshelwoodmechanizmus: A kémiai reakció az adszorbeált reaktánsok között játszódik le. Példa Az A 2 + 2B = 2AB reakciómechanizmusa lehet a következő(* azt a felületi atomot jelenti, melyen az adszorpció bekövetkezik). A 2 + * = A 2 * A 2 molekuláris adszorpciója A 2 * + * = 2A* A 2 felületi disszociációja B + * = B* B adszorpciója A* + B* = AB* + * az adszorbeált A és B felületi reakciója AB* = AB+ * az AB termék deszorpciója A CO Langmuir-Hinshelwood mechanizmus szerint lejátszódó oxidációja O 2 -vel:

A heterogén katalízis két alapvetı mechanizmusa II. Eley-Ridealmechanizmus: A kémiai reakcióban egy adszorbeált reaktánsés egy kívülről (a gáz-vagy folyadékfázisból) érkező reaktáns vesz részt. Példa Az előzőábrán tárgyalt A 2 + 2B = 2AB reakciómechanizmusa lehet a következő is (* azt a felületi atomot jelenti, melyen az adszorpció bekövetkezik). A 2 + * = A 2 * A 2 molekuláris adszorpciója A 2 * + * = 2A* A 2 felületi disszociációja A* + B = AB + * a felületen kialakult A* reakciója közvetlenül a gázfázisból érkező B-vel

Egy unimolekulás reakció Langmuir-Hinshelwood modellje I. Az átalakulás a felület minden helyén egyformán lejátszódik. A termék lazán kötődik és gyorsan deszorbeálódik. A sebességmeghatározóó lépés (rds) a felületi reakció. v = k θ A Langmuir-típusú adszorpció esetén: kbp v = 1+ bp A θ A p A gyors rds k B gyors

Egy unimolekulás reakció Langmuir-Hinshelwood modellje II. Reakciósebesség Határesetek Kis nyomás/gyenge kötődés bp<<1 v kkp A sebesség lineárisan függ a nyomástól Elsőrendű reakció Kicsiny felületi borítottság p A Nagy nyomás/erős kötődés bp>>1 v k A sebesség független a gáz nyomásától Zérusrendű reakció Csaknem teljes felületi borítottság, θ A 1.

Egy bimolekulás katalitikus reakció Langmuir-Hinshelwood modellje I. A sebességmeghatározó lépés (rds) a felületi reakció v = k θ A θ B pa B p B AB A θ A gyors θ B rds k gyors

Egy bimolekulás katalitikus reakció Langmuir-Hinshelwood modellje II. A két adszorbeált reakciópartner közötti reakciósebessége: v = kθ A Θ B A két anyagféleség versengı adszorpciójára vonatkozó Langmuir izoterma alapján: v = kb A p A b ( + b p + b p ) 2 B p B 1 A A B B

Egy bimolekulás katalitikus reakció Langmuir-Hinshelwood modellje (állandó p B nyomás esetén) III. A sebességet A felületi koncentrációja szabja meg sebesség A sebességet B felületi koncentrációja szabja meg p A Θ B >> Θ A Θ B << Θ A

Egy bimolekulás felületi reakció Eley-Rideal mechanizmusa I. Egy adszorbeált molekula ütközés révén közvetlenül reagálhat a gázfázisból érkező reakciópartnerrel. B p A Θ Α A p B rds k gyors AB

Egy bimolekuláris felületi reakció Eley-Rideal mechanizmusa (állandó p B esetén) II. reakciósebesség: v= kθ A p B = kb A p A p B / (1+b A p A ) v Θ A = 1 Kis nyomás/gyenge kötődés b A p A << 1 v = kb A p A p B elsőrenda-ra p A Nagy nyomás/erős kötődés K A p A >> 1 v= kp B... zérus rend A-ra

Választás a mechanizmusok között Mindkét mechanizmus szerint kezdetben nőa reakciósebesség A felületi borítottságának (Θ A ) növekedésével. Eley-Rideal: a reakciósebesség mindaddig nő, amíg végül a teljes felületet A borítja. Langmuir-Hinshelwood: a reakciósebesség maximumon megy át és végül zérussá válik, amikor a teljes felületet A borítja. Amikor A minden adszorpciós helyet elfoglal, akkor a B reaktáns már nem képes adszorbeálódni és így nem tud reagálni az adszorbeálódott A-val.

Példák a heterogén katalízis ipari alkalmazására

Haber-Bosch ammónia szintézis I. A reaktánsok elıállítása Metán nedves reformálása CH 4 (g) + H 2 O(g) CO(g) + 3 H 2 (g) 15-40% NiO/kevésSiO 2 /Al 2 O 3 katalizátor(760-816 C) A termék gázelegyet gyakran szintézis gáznak vagy szingáz-nak nevezik. Vízgáz konverzió CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) Cr 2 O 3 ésfe 2 O 3 katalizátor a szén-dioxidot nátrium-hidroxidos mosással távolítják el: CO 2 (g) + 2 OH - (aq) CO 3 2- (aq) + H 2 O(l)

Haber-Bosch ammónia szintézis II. Fe/K katalizátor Exoterm reakció

Haber-Bosch ammónia szintézis III. A reakció mechanizmusa. A katalizátor aktív helyeit * jelöli. 1 N 2 (g) + * N 2 * 2 N 2 * + * 2N* 3 N* + H* NH* + * 4 NH* + H* NH 2 * + * 5 NH 2 * + H* NH 3 * + * 6 NH 3 * NH 3 (g) + * 7 H 2 (g) + 2* 2H* Rendszerint a 2. lépés a sebességmeghatározó. Ennek megfelelıen a d-mezı fémeinek katalitikus aktivitását vulkángörbe jellemzi. A legnagyobb katalitikus aktivitást a Ru és Os mutatja, de a gyakorlatban Fe katalizátort használnak.

Zeolitok Általános képlet: M p O q [Al p+2q Si r O 2p+4q+2r ].sh 2 O A-tipusúzeolit: Na 12 Al 12 Si 12 O 48.27H 2 O (köbös) L-tipusúzeolit: K 9 Al 9 Si 27 O 72.22H 2 O (hexagonális) Mordenit: Na 8 Al 8 Si 40 O 96.24H 2 O A zeolitok olyan kristályos szerkezetűaluminoszilikátok, amelyek szabályos szerkezetűmolekuláris méretűüregeket és ezeket összekötőcsatornákat, az alumínium negatív töltését kiegyenlítőkationokat és szerkezetileg kötött vizet tartalmaznak. Si Si O O OH Al - O O H + Si Si O O O OH -H2O +H 2 O Si Si O Al O O Si OH O Si O O O Brönsted savas centrum Lewis savas centrum

Zeolitok A zeolitok fontosabb jellemzői: Si-Al arány, kristályforma, beépült kation. Katalitikus alkalmazásukra a következő reakciókban kerül sor: izomerizálás krakkolás alkilezés polimerizálás dehidratálás oxidáció ciklizálás A zeolitok ma a petrolkémiai nagyipar talán legfontosabb katalizátorai. A zeolitok katalizátorként való alkalmazásánál három fő szempont van: - geometriai-sztérikus molekulaszűrő hatás - anyagtranszport a pórusokban - alak-szelektivitás - felületi aktív centrumok - savas helyek Mesterséges zeolitok előállítására az un. hidrotermális kristályosítást alkalmazzák. Gyakran használnak ún. templátokat. A zeolitok szintézise során kvaterner ammónium vegyületeket vagy tercier aminokat adnak a reakcióelegyhez, s ezek elősegítik a kívánt kristályszerkezetű termék kialakulását.

Példa a zeolitok alak-szelektív katalitikus hatására A főtermék a p-xilol, mert méreténél (alakjánál) fogva gyorsan el tudja hagyni a zeolit üregét, míg az o- és m-xilol hosszabb ideig benn tartózkodik és p-xilollá izomerizálódik. p-xilol m-xilol 31

Az alak-szelektivitás eredete + p-xilol ZSM-5 Vegyület Relatív diffúzióállandó p-xilol > 10000 o-xilol m-xilol 1 1 32

CO hidrogénezés A CO hidrogénezése termodinamikailag kedvezményezett folyamat. Elsőként Sabatier és Senderens valósította meg 1902-ben (Ni-katalizált metanálás): CO+3H 2 CH 4 +H 2 O ( ΔG 298 =-140 kj/mol) 1926-ban megjelent klasszikus közleményeikben Fischer és Tropsch leírták, hogy Co vagy Fe katalizátorokon 200 300 C hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson a szénmonoxid hidrogénezésekor egyenes láncú alkének és alkánok képződtek: nco+(2n+1)h 2 C n H 2n+2 +nh 2 O 2nCO+(n+1)H 2 C n H 2n+2 +nco 2 Minthogy a szintézis gáz (CO + H 2 ) különféle fosszilis alapanyagokból, köztük szénből könnyen nyerhető, a Fischer-Tropscheljárás fontos ipari alkalmazást nyert azokban az országokban, melyek bővelkedtek olcsó szénben, de híján voltak a nyersolajnak.