Heterogenní katalýza

Cíle předmětu

Cílem předmětu je vytvoření komplexní představy o problematice heterogenní katalýzy v systému plynné reakční složky - tuhý katalyzátor. Pozornost je zaměřena na oblast katalytického experimentu a jeho vyhodnocení, a přípravy a charakterizace katalyzátoru. Zároveň je cílem předmětu seznámit studenta s principy a příklady jednotlivých typů heterogenních katalytických reakcí.

Získané způsobilosti

Posluchač je po absolvování předmětu schopen orientace v jednotlivých oblastech heterogenních katalytických reakcí. Zároveň je schopen samostatně řešit aktuální problematiku s tím spojenou.

Obsah předmětu

Heterogenní nekatalytické reakce plyn - kapalina. Filmová teorie.
Heterogenní nekatalytické reakce tekutina - tuhá látka. Model nezreagovaného jádra. Model porézní zrnité částice.
Heterogenní katalýza. Základní pojmy.
Heterogenní katalýza. Langmuir-Hinshelwooldova kinetika. Redox mechanismus Marse a van Krevelena.
Heterogenní katalýza. Kinetika na energetických heterogenních površích katalyzátoru. Vnější a vnitřní přenos hmoty a tepla v heterogenní katalýze.
Strategie výběru experimentálních technik k charakterizaci katalyzátorů. Stanovení velikosti specifického povrchu a velikosti pórů. Objemové vlastnosti katalyzátorů. Spektroskopické a difrakční metody. Techniky termální analýzy.
Strategie výběru experimentálních technik k charakterizaci povrchových vlastností katalyzátorů. Rovnovážná adsorpce, adsorpční kalorimetrie, IR spektroskopie povrchových komplexů, acidobazické a redox vlastnosti. Typ a koncentrace aktivních center. In-situ metody charakterizace katalytické reakce.
Příprava a výroba heterogenních katalyzátorů. Základní informace o jednotlivých metodách. Aktivace molekul. Deaktivace, reaktivace a regenerace katalyzátorů.
Katalytické reakce v laboratorním měřítku - cíle, schéma a vybavení katalytické aparatury. Přechod z laboratoře po průmysl. Aspekty aplikované katalýzy.
Mechanismy katalytických reakcí. Klasifikace heterogenně katalytických reakcí.
Příklady využití heterogenní katalýzy. Acidobazická a redox katalýza - principy a příklady.

Odborná literatura

  1. Z. G. Szabó: Contact catalysis, Akadémia Kiadó, Budapest, 1999
  2. L. K. Doraiswamy, M. M.Sharma: Heterogeneous reactions, John Wiley & Sons, New York, 1997
  3. J. M. Thomas, W. J. Thomas: Heterogeneous catalysis, VCH, New York, 1997
  4. J. W. Niemantsverdriet: Spectroscopy in catalysis, VCH, New York, 1995