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Heterogene Katalyse


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Von einer heterogenen Katalyse wird gesprochen wenn bei einer chemischen der Katalysator und die reagierenden Stoffe in unterschiedlichen vorliegen.

Formen heterogener Katalysatoren

Die bei Weitem am häufigsten eingesetzte heterogener Katalysatoren ist die feste Form. Hierbei der Katalysator (oder auch Kontakt) entweder vollständig der aktiven Komponente (sog. Vollkatalysatoren) oder die wirksame aktive Komponente wird auf ein Trägermaterial (der sicherlich häufigste Fall).

Oft werden diese Feststoffkatalysatoren 2 phasig nur flüssigen oder nur gasförmigen Edukten + feste Katalysator) oder 3 phasig (gasförmiges Edukt flüssiges Edukt + fester katalysator) in Kontakt

Bei den Feststoffkatalysatoren kann man grob Pulver- Formkörper- und Monolithkatalysatoren unterscheiden.

Die Formkörperkatalysatoren bestehen zumeist aus mit Komponente beschichteten keramischen Teilchen (typische Dimensionen sind z.b. 3x3 - 6x6 mm Zylinder oder mit Durchmessern zw. 2 -6 mm). Die Materialien sind Häufig Aluminiumoxid Zeolithe Siliziumoxid u.a. Eingesetzt werden diese Katalysatoren zumeist sog. Festbettreaktoren in denen die Edukte kontinuierlich und die entstehenden Produkte abgeführt werden. Wichtige sind hier neben der katalytischen Wirksamkeit die und Druckverlusteigenschaften des Materials.

Im Falle der Monolithkatalysatoren wird ein mit einem sog. Washcoat beschichtet. Der Grundkörper hierbei zumeist aus mineralischer Keramik (Cordierit oder Der Washcoat ist eine Pulversuspension (oft ein aus Aluminiumoxid Siliziumoxid und weiteren Metalloxiden). Diese (zumeist wässrige) wird auf die Wabe aufgebracht angetrocknet und mit einer aktiven Metallkomponente (z.B. Platin / Rhodium bei PKW-Katalysatoren) imprägniert. Das sog. Washcoaten weil der reine Träger oft nich genügend für das aktive Metall aufweist.Wichtige Kenngrößen sind neben der katalytischen Wirksamkeit die Zelldichte (also der Kanäle pro Anströmflächeneinheit) und Druckverlust des

Pulverkatalysatoren hingegen werden zumeist in nicht- nur semikontinuierlichen Rührkesslereaktoren oder sog. Wirbelschichtreaktoren eingesetzt. Katalysatorpulver wird durch Adsorption oder Tränken eines Trägers (z.B. Aktivkohle Aluminiumoxid Siliziumoxid o.a.) mit einer Metallsalzlösung (die die Komponente darstellt) hergestellt. Wichtige Kenngrößen sind hier der katalytischen Wirksamkeit die Filtrierbarkeit Abriebfestigkeit und des Materials.

Beispiel

N 2 (gasförmig)+3H 2 (gasförmig)--Katalysator Cereisen(fest)->2NH 3 (gasförmig)



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