Адсорбер что это такое: Адсорбер в автомобиле, что это такое и для чего он нужен?

Содержание

Адсорбер устройство и принцип работы

Адсорбер: что это такое, для чего нужен, на что влияет

Адсорбер (от лат. sorbeo — поглощаю) – это система автомобиля, которая служит для улавливания паров бензина, которые выходят из бака. При работающем двигателе они направляются в систему впрыска топлива, а именно во впускной коллектор. При заглушенном моторе часть паров улавливается сепаратором (он их направляет обратно в бак), а оставшиеся пары поступают в адсорбер, где они нейтрализуются.

Адсорбер: что это такое, для чего нужен, на что влияет
Где находится адсорбирующая система автомобиля?
Устройство и принцип работы
Принцип работы
Источники:

По сути это большая пластиковая банка, внутри находится активированный уголь, который борется с парами бензина.

Итак, пары топлива поднимаются вверх бака и останавливаются на сепараторе, который совмещен с датчиком гравитации.

В нем они частично конденсируются и возвращаются обратно.

Другая часть испарения минует гравитационный клапан, проходит в адсорбер, где накапливается. Накопление происходит при незапущенном двигателе.

После пуска двигателя электромагнитный клапан открывается, соединяя полость адсорбера с впускным коллектором или дроссельным узлом.

Пары смешиваются с воздухом, который подается через дроссельный узел, далее поступают во впускной коллектор и после в цилиндры двигателя, где они дожигаются с воздушно-топливной смесью.

Где находится адсорбирующая система автомобиля?

Место нахождения адсорбера может отличаться в зависимости от автомобиля: сразу за фарой, под передним или задним подкрылком, на самом бензобаке, под запаской.

Устройство и принцип работы

Помимо фильтрующей части система состоит из:

Сепаратора со специализированным клапаном гравитации. Сепаратор позволяет улавливать часть паров топлива и перенаправлять их назад в бак. Клапан гравитации в основном не задействован и срабатывает лишь в экстренных режимах, предотвращая разлив бензина при перевороте машины, например, во время аварии.

Датчика давления. С его помощью контролируется давление испарений внутри топливного бака.

Электромагнитного клапана. Важнейшая коммутационная составляющая системы, открывающаяся при запуске мотора.

Фильтра с угольным гранулированным порошком. Служит для задержки паров.

Соединительных трубок. Обеспечивают подвод и соединение всех перечисленных выше деталей.

Принцип работы

Когда машина находится в неподвижном положении и мотор заглушен, в топливном баке формируется чрезмерное давление топливных паров, которые поднимаются по трубопроводу и направляются в адсорбер.

Двигатель работает. ЭБУ (электронный блок управления) машины с учетом текущей программы и режима работы силового агрегата дает команду электромагнитному клапану открыться.

Пары топлива, накопившиеся в адсорбере, выдуваются посредством разряжения, имеющего место в коллекторе впуска.

Далее пары направляются в сам коллектор впуска и в камеру сгорания. Итог очевиден — пары сгорают. Что касается объема паров, которые поступают в коллектор, то он зависит от времени открытия ЭМ клапана. Чем дольше путь открыт, тем больший объем паров поступит для сжигания.

В моторах, которые оснащены турбиной, предусмотрен компрессор. Задача последнего — создать разряжение в коллекторе впуска.

Вот почему в специальных системах, предусматривающих улавливание паров на турбированных моторах, установлен 2-ходовой клапан, срабатывающий и направляющий пары топлива на впуск компрессора или в коллектор впуска (при наличии или отсутствии давления соответственно).

Источники:

Drive2.ru

http://seite1.ru/

life-with-cars.ru

vodi.su

Авто-Мото Штучки

studopedia.su

autostuk.ru

Рамблер/авто

Мой Лачетти

AUTOTOPIK.RU

DRIVE2

FB. ru

automanya.ru

VipWash.ru

avto-kul.ru

autoflit.ru

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Адсорбер: что такое и как с ним разобраться

КонстантинШ

Редкий гость

6 Март 2010

Адсорбер нужен для улавливания паров бензина, чтобы уложиться в стандарт Евро 3 Евро 4. Смысл в том, что бензобак с атмосферой напрямую не соединяется, а соединяется через адсорбер в котором есть электромагнитный клапан, который включается по команде контроллера управления двигателя периодически. Когда Адсорбер открывается то воздух с атмосферы засасывается через адсррбер в бак, а потом он закрывается и пары бензина не выходят наружу. Чисто в теории адсорбер можно выкинуть вообще и все будет ОК, но ошибка Check Engine будет гореть постоянно. И чисто в теории можно отконфигурировать контроллер двигателя и выключить в нем наличие адсорбера и он перестанет зажигать ошибку просто. Правда реально я не видел чтобы в Grand Vitara его кто-то выкидывал.

Процесс, при котором твердая поверхность концентрирует молекулы жидкости под действием физических сил, известен как адсорбция (тогда как абсорбция — это процесс, при котором молекулы жидкости поглощаются жидкостью и распределяются по ней).

Элементарная сила, вызывающая физическую адсорбцию на активированном угле , представляет собой лондонскую дисперсионную силу, форму силы Ван-дер-Ваальса, которая возникает в результате межмолекулярного притяжения. Таким образом, в случае адсорбции углерод и адсорбат химически неизменны. Однако в процессе, известном как хемосорбция, молекулы химически реагируют с углеродной поверхностью (или пропиткой на углеродной поверхности) и удерживаются химическими связями, которые представляют собой гораздо более сильные силы по сравнению с лондонскими дисперсионными силами. Лондонская дисперсионная сила — это межмолекулярное взаимодействие, существующее между всеми молекулами (как полярными, так и неполярными), но чрезвычайно короткодействующее. Он отвечает за конденсацию большинства газов в жидкости и является причиной того, что газы с более высокой молекулярной массой имеют более высокие температуры кипения. Лондонские силы равны:

Добавка: Наблюдаемая лондонская сила представляет собой сумму всех индивидуальных взаимодействий молекулы адсорбата и соседних графитовых пластин, составляющих углеродную структуру. величина адсорбционной силы будет связана с количеством углеродных пластин или плотностью углерода вблизи молекул адсорбата.
Неспецифический: Силы Лондона существуют между всеми молекулами. Следовательно, все молекулы адсорбируются на активированном угле в той или иной степени в зависимости от давления их паров и растворимости при температуре угля.
Независимость от температуры: Силы Лондона не зависят от температуры, поэтому поле сил адсорбции будет постоянным при изменении температуры. (Однако адсорбционная способность углерода по-прежнему будет чувствительна к изменениям давления пара или растворимости адсорбирующих молекул в зависимости от температуры).
Ближний радиус действия: Величина силы Лондона очень чувствительна к отрыву молекулы адсорбата от графитовой пластины. Силой Лондона можно пренебречь при расстоянии более двух молекулярных слоев. Следовательно, адсорбционные силы будут значительными только в том случае, если зазоры или пустоты в углеродной структуре (ширина пор) меньше четырех или пяти молекулярных слоев.

Первые три характеристики лондонских сил присущи другой хорошо известной силе, а именно гравитации. Лондонские силы и, следовательно, силы адсорбции углерода , аналогичны гравитационным силам. Однако лондонские силы имеют гораздо меньший радиус действия и действуют в молекулярном, а не в астрономическом масштабе.

В DESOTEC нам удается использовать полную адсорбционную способность активированного угля . Таким образом, мы можем предоставить вам высокопроизводительные системы очистки газов, жидкостей, воздуха и воды благодаря уникальным адсорбционным свойствам нашего высококачественного активированного угля. Адсорбция на ходу !

Скорость адсорбции молекул на металлических поверхностях зависит от
такие вещи, как давление газа или концентрация молекул
в растворе, количество мест, доступных на поверхности металла, и
тип адсорбции, который происходит. Физисорбция характеризуется изменением
в энтальпии 20-25 ^кДж / _моль или менее и не
связаны с обменом или
перенос электронов. Хемосорбция, с другой стороны, является результатом
в образовании химической связи между молекулой и металлическим
поверхности, часто за счет структурных изменений адсорбированной молекулы.
честность. Энтальпии хемосорбции находятся в пределах 200
^кДж / _моль диапазон. Разработано множество методик
для изучения структуры металлических поверхностей, в том числе СТМ (сканирование
туннельная микроскопия), дающая профилирование поверхности по глубине до
атомный масштаб, LEED (дифракция электронов низкой энергии), который дает
важная информация о периодичности поверхностных атомов и EELS
или HREELS (спектроскопия потерь энергии электронов с высоким разрешением), которые дают
информацию о колебательных модах адсорбированных молекул и
следовательно, их координационная среда. Каталитические свойства
многие металлические поверхности известны уже более века. Некоторые общие
реакции, в которых используются гетерогенные металлические катализаторы, включают
гидрирование алкенов, реакции полимеризации, в т.ч.
синтез полиэтилена и полипропилена, а также известные и менее
понял синтез Фишера-Тропша широкого спектра органических продуктов
от окиси углерода и водорода.

Атомы в твердой фазе обладают гораздо меньшей подвижностью, чем атомы в
жидкая или газообразная фазы. ¹⁰ Из-за этого вариации поверхности
в твердом кристалле относительно постоянны во времени. Разнообразие
координационные среды, имеющиеся на поверхности металла, позволяют
возможность нескольких типов взаимодействий между молекулами в
соседняя газообразная или жидкая фаза.

Адсорбция – это процесс, при котором молекула иммобилизуется при
интерфаза между двумя фазами, не растворяясь ни в
фаза. ¹¹
Обычно это экзотермический процесс, хотя есть и исключения.
Поверхностное натяжение металла часто уменьшается по мере того, как молекулы становятся
адсорбированный. ¹ Поскольку существует большая вероятность адсорбции
молекул, взаимодействующих по мере увеличения покрытия поверхности, энтальпия
Адсорбция зависит от степени покрытия поверхности.

Взаимодействие между двумя адсорбированными атомами или молекулами на поверхности
может быть привлекательным или отталкивающим. ⁶ Если молекулы притягиваются друг к другу
другой, такой
как и в случае кислорода на вольфраме, они будут адсорбироваться небольшими кластерами,
рост слоя будет происходить главным образом на границах скоплений.
Если адсорбированные молекулы отталкиваются друг от друга, как в случае кислорода
молекул на палладии, они будут адсорбироваться в неупорядоченном слое до тех пор, пока
поверхность почти покрыта. Энтальпия адсорбции в этом случае
становится менее отрицательным по мере увеличения частичного покрытия.

Существует два основных типа адсорбции, характеризующихся типом и
энергия образующейся связи адсорбат-металл. ^1,6,12 Когда молекулы
становятся слабо иммобилизованными на поверхности из-за ван-дер-ваальсовых или дипольных
взаимодействиях, они называются физически адсорбированными или физисорбированными.
энтальпии физической адсорбции обычно не превышают 20-25
^кДж / _моль ⁶ . Силы, удерживающие физисорбцию
Поэтому молекулы на поверхности недостаточно сильны, чтобы разрушить химическое
связи внутри адсорбированной молекулы. Молекула сохраняет свою идентичность,
хотя он может стать структурно искаженным из-за взаимодействия с
поверхность. Энергия, высвобождающаяся при физической сорбции молекул, часто
поглощается металлической решеткой в виде теплового движения. Из-за этого это
можно определить количество или скорость адсорбции путем измерения
изменение температуры металла при известной теплоемкости.

Физисорбция не требует энергии активации, поэтому
равновесие между поверхностью и газом или раствором достигается очень
быстро. Поскольку между физисорбированными
частиц и поверхности, адсорбированная молекула может блуждать или диффундировать вдоль
поверхность металла. При рассеивании он может проходить через кристалл
лицом, пока не наберет достаточно кинетической энергии, чтобы оторваться от поверхности.
Он также может мигрировать на другую плоскость кристалла, на ступеньку или излом.
вдоль поверхности, где она может стать более прочно связанной. Эта мобильность
физисорбированных молекул является важной частью каталитических свойств
металлических поверхностей.

Иногда между адсорбированными
молекулы и поверхностные атомы. Этот случай, когда истинная химическая связь
образуется, называется химической адсорбцией, или
хемосорбция. ^1,12 Энтальпия хемосорбции часто равна
до 200 ^кДж / _моль , хотя часто
активационный барьер между физически и химически адсорбированными
молекула, например с N ₂ на железе ^4,6 . в
в процессе хемосорбции молекула может быть разорвана, чтобы
удовлетворяют требованиям валентности поверхностных атомов металла. молекулярный
образовались бы осколки, и молекула потеряла бы свою прежнюю
личность. Это еще одно важное свойство, которое приводит к высокому
каталитическая активность наблюдается для многих металлических поверхностей.

В некоторых случаях наблюдается разная степень хемосорбции. Для
металлов I и II групп наблюдается интересная тенденция. ² Когда
бериллий или
алюминий (металлы с относительно низкой электронной плотностью) подвергаются
атомарный водород при относительно низких температурах, небольшой перенос заряда
происходит хемосорбция атомов водорода на поверхность. В
более высокие температуры, равновесие смещается, и часть водорода десорбируется
с поверхности, но качественного изменения типа связи Н-металл не происходит.
видимый.
Когда магний, металл с промежуточной плотностью заряда, подвергается воздействию
к атомарному водороду при относительно низких температурах поверхностный гидрид
сформировался. При более высоких температурах водород начинает растворяться в
объемного металла, и скорость десорбции увеличивается. В случае с литием
другой металл с промежуточной электронной плотностью, поверхностный гидрид
образуется при низких температурах, и видно, что этот LiH распространяется в объеме
металла. При более высоких температурах гидрид расширяется дальше в
основная масса металла. Для металлов с более высокой электронной плотностью, таких как
калия и натрия, на поверхности образуется толстый слой гидрида.
поверхности и проникают в толщу металла. При более высоких температурах,
эффект становится еще более выраженным.

В случае адсорбции молекулы в свободном газообразном состоянии находятся в
динамическое равновесие с адсорбированными молекулами. Частичное покрытие
поверхность s равна числу занятых адсорбционных центров
металла, деленная на количество незанятых мест. Дробное покрытие,
следовательно, зависит от давления (концентрации) газа, а
количество доступных сайтов. ⁶

Существует множество моделей для описания кинетики адсорбции. Один
из первых моделей был предложен в 1918 Ленгмюра. ³
Ленгмюр сделал два
основные предположения. Во-первых, в процессе адсорбции
формировался простой монослой адсорбированных молекул, после чего
поверхность стала бы насыщенной, и никакие дополнительные молекулы не могли бы быть
адсорбированный. Второе предположение заключалось в том, что ни одна из молекул
адсорбированные на поверхности, имели притягивающие или отталкивающие взаимодействия, даже
при высоких фракционных покрытиях. Графики количества адсорбированных молекул
по сравнению с давлением (концентрацией) газа, присутствующего при постоянной температуре
часто называют изотермами Ленгмюра. График объема (или
количество) адсорбированного по отношению к давлению будет иметь
общая форма линии:

По мере увеличения давления (или концентрации) объем (количество)
газа, адсорбированного на поверхности, увеличивается до тех пор, пока, наконец,
поверхность насыщена, более высокие давления не приведут к изменению
количество адсорбированного газа. ^5,6

Изотермы могут принимать другие формы — часто их легче статистически
интерпретировать отношение, которое приближается к линейности при идеальном
обстоятельства. Изотермический график ¹ / _объем против
¹/_{давление} будет
линейный, в случае невзаимодействующего монослоя.

ка
Г + М ГМ
кд

, где G — молекула газа, M — поверхностный атом, ka и kd —
константы скорости адсорбции и десорбции соответственно. (Под
Предположения Ленгмюра о том, что адсорбирующие молекулы не взаимодействуют при высоких
фракционное покрытие поверхности, и что будет формироваться только монослой) Если
адсорбция приводит к иммобилизации недиссоциированной молекулы газа на
поверхности скорость адсорбции равна kapN(1-s), где p –
давление, N – общее число адсорбционных центров на поверхности, s
— частичное покрытие поверхности, как определено выше. Скорость
десорбция тогда равна KdNs. В состоянии равновесия эти две скорости равны
равны, а общая скорость адсорбции равна
^Kp / _(1+Kp), где Kp =ka/kd. В этом случае Кр находится в
ед. п-1. ⁶

В случае, когда молекула газа диссоциирует, когда становится
адсорбируется, как это часто бывает при хемосорбции двухатомных газов на
металлических поверхностей скорость адсорбции будет пропорциональна не только
давления, а к вероятности того, что каждый диссоциированный фрагмент будет
найти площадку на металле. Скорость будет равна kap[N(1-s)]2, а
скорость десорбции будет равна Kdp(Ns)2. В состоянии равновесия общая
скорость будет равна Kp1/2/1+(Kp)1/2. ⁶ (ПРИМЕЧАНИЕ: ЭТО НЕПРАВИЛЬНО,
см. Atkins для реальных формул!! *краснеть*)

В настоящее время существуют сотни методов изучения структуры
чистые металлические поверхности и изменения, которые эти поверхности претерпевают в процессе
результат адсорбции. Несколько наиболее распространенных методов изучения
теперь будут представлены металлические поверхности, в том числе сканирование туннелей
Микроскопия, спектроскопия дифракции электронов низких энергий и электронная
Спектроскопия потерь энергии. Большинство методов изучения явлений, связанных с
адсорбция газов на металлических поверхностях происходит в СВВ (сверхвысокой
вакуум) камера, где давление до 10 ^-9 до
10 ^-11 торр. Поверхности металлов, используемых в
большинство исследований должны быть свободны от других адсорбентов перед экспериментами
начинать. Это чаще всего достигается с помощью повторяющихся циклов аргона.
распыление (когда атомы аргона бомбардируют поверхность металла) и
отжиг.

Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) — метод,
изобретен в 1980-х годах Гердом Биннигом и Генрихом Рорером, получившими
Нобелевская премия по химии за их изобретение. ⁷ Вольфрамовый зонд
заостряется с помощью полевого испарения8 до радиуса кривизны на
наконечник (r) составляет всего несколько ангстрем. Затем зонд доводят до
несколько ангстрем проводящей поверхности. Когда зонд сканирует поверхность в
xy, поддерживается постоянное туннельное сопротивление между
кончик и поверхность, через механизм обратной связи. Этот туннельный ток
обычно в наноамперах или меньше. Ток меняется экспоненциально с
расстояние между наконечником зонда и образцом (d) и туннелирование
ток обычно падает на порядок для каждого наконечника
вдали от поверхности. В результате получается контурная карта или «топограмма» местности.
поверхность. Однако трудно точно определить, что такое поверхность, т.
на субатомном уровне. Прибор малочувствителен к
положения атомов под первым слоем. ¹³

Кажущаяся «глубина» поверхности может быть прослежена с точностью до десятых долей
ангстремы, в идеале. Разрешение по глубине и точность зависят от угла
наконечника. ^7,8 Если наконечник очень узкий, более точное сканирование
по резкому
вертикальные границы получаются, потому что наконечник не «заходит в себя»
образом». Более широкие наконечники смогут сканировать более мелкую область, а глубина
профиль будет другим. Даже наконечники с относительно большим радиусом
кривизны (1000 или около того), разрешение 50 может быть получено вдоль
поверхность. Поскольку туннельный ток сильно зависит от зазора
расстояния, лучшие топографические изображения считаются результатом
ток между одиночными атомами на поверхности и одиночными атомами на зонде.
Боковое разрешение несколько хуже и примерно равно [
(2) (r+d) ]1/2 ¹³

Некоторые преимущества этой техники включают чрезвычайно большую глубину
возможно профилирование, лицо, которое, поскольку линзы не используются, шум от
аберрации не проблема, радиационно-индуцированные изменения образца
маловероятно, потому что вовлеченные электроны имеют очень низкую энергию (лишь несколько
электрон-вольт не более). Также СТМ можно проводить в воздухе, др.
газах или даже в жидкости, потому что в этом нет свободных электронов.
Этот метод также предоставляет прямую информацию в реальном пространстве о
поверхности, что особенно важно при исследовании непериодических
поверхности или поверхности с дефектами.

Дифракция электронов низкой энергии (ДМЭ) — очень распространенный метод.
изучать структуру металлических поверхностей. ^1,4 Обычно
монокристалл помещается в камеру сверхвысокого вакуума, и пучок
электронов фокусируется на кристалле перпендикулярно плоскости
поверхность. Поскольку электроны имеют низкую энергию (всего несколько эВ), они
не проникать в образец на глубину более нескольких атомных радиусов, и
получена только поверхностная информация. Электроны, отражаясь от
поверхность металла отвечают трем полукруглым сеткам. Первая сетка состоит из
тот же потенциал, что и у металлического кристалла. Вторая сетка допускает только
электронов исходной энергии, так что только электроны, делающие упругой
столкновения с металлом вносят свой вклад в сигнал. Третья сетка
ускоряет электроны на флуоресцентный экран, который может быть
сфотографировано.

Дифрактограмма чистой поверхности обычно состоит из
картина пятен, которые соответствуют симметрии поверхностной сетки
атомы. Таким образом, этот метод дает информацию об элементарной ячейке и
периодичность поверхности. ⁵ Разрешение на самом деле около
.01-1 , так что степень порядка и тип симметрии могут быть
определяется в районе около 100 (максимум) ⁵ Схема
будет сжиматься или расширяться в зависимости от энергии падающего электрона
луч. Поверхности, содержащие периодические дефекты или массивы упорядоченных адсорбированных
молекулы часто демонстрируют более сложные, но интерпретируемые,
узоры. ^6,7 Неупорядоченные поверхности или поверхности со случайным
адсорбированные молекулы часто дают «размытые» дифракционные картины.

Электронная спектроскопия потерь энергии (EELS) – это метод, аналогичный
ДМЭ, но более полезен для поверхностей с адсорбированными молекулами, т. к.
он дает вибрационную информацию. ^5,6 Это может привести к пониманию
о типах связи, возникшей между молекулой и
металл. Прибор тот же, что и для экспериментов ДМЭ.
за исключением того, что в этом случае электроны, совершающие неупругие столкновения с
металлическая поверхность вносит свой вклад в сигнал. В этом случае вместо
получив «фотографию» периодичности поверхности, можно построить график
с интенсивностью в зависимости от потери энергии электронами. Энергия, потерянная электронами
столкновение с поверхностью будет количественно соответствовать энергии
поглощается адсорбированными молекулами в виде колебаний. Эта техника
очень чувствителен к легким элементам, а количество адсорбата составляет всего лишь
Этим методом можно обнаружить m1% монослоя. ⁶

Это всего лишь несколько мощных методов, обычно используемых для изучения
структура поверхности и явления. Многие другие формы спектроскопии и
микроскопия используется для различных видов исследования удельной поверхности. А
довольно полную таблицу, определяющую эти методы, можно найти в [1]. 1, с.
330-337.

Знания, полученные при изучении металлических поверхностей и адсорбции
имеет много применений ¹⁴ и может способствовать развитию
лучших изоляционных слоев для металлов, антикоррозийных, декоративных
покрытия, усиление адгезии, молекулярные сенсоры, гетерогенные катализаторы,
внутренние протезы живых организмов ¹⁵ и сотни
другие. Одной из важных причин для изучения структуры и реакционной способности
реакции, протекающие на поверхности металлов, заключается в понимании
происхождения каталитических свойств многих металлических поверхностей. Некоторые из
лучшими металлическими катализаторами являются те, которые имеют гранецентрированную кубическую форму.
кристаллическая структура, такая как Pt. Ni, Pd, Rh, Cu, Ag и Au. ⁵
разница в каталитической активности между каждым из них может быть частично
из-за различий в перестройке вдоль поверхности при адсорбции, т. к.
а также валентные характеристики. Каждый металл имеет различные типы
искажений и изменений симметрии вдоль разных кристаллических плоскостей при
адсорбция. Следовательно, каждый из них больше подходит для катализа некоторых реакций.
чем другие.

Всегда существует изменение энтальпии, связанное с любым
реакция. Если изменение энтальпии положительное, то некоторая энергия активации
необходимо для достижения переходного состояния и
образовавшиеся продукты. Если эта энергия активации намного больше, чем
энергии, доступной реагирующим веществам, реакция будет протекать с очень
медленный темп. Катализатор – это вещество, которое регенерируется в реакции
процесс (не истощается) и который снижает энергию активации
необходимо для образования продуктов из реагентов. Промежуточные продукты, образующиеся в
присутствие катализатора не должно быть настолько стабильным, чтобы продукт
термодинамически невыгодно. ⁴ Это следует учитывать при
разработка катализатора.

Реакции, катализируемые металлами, могут быть гомогенными, если металл
растворены в реакционной среде, или они могут быть гомогенными, где
металл находится в дискретной, несмешиваемой фазе (обычно твердой) из
реакционная среда. ¹⁶ Гетерогенные катализаторы часто требуют
относительно высокой
температур или давлений и приводят к смеси продуктов. Увеличивать
площадь поверхности гетерогенного катализатора и, следовательно, число
активных центров гетерогенный катализатор часто «мелкодисперсный» или
разбит на мелкие частицы, но это все еще отдельная фаза от
реагенты. Несмотря на сотни техник, доступных для изучения
поверхностей, изучать гетерогенные реакции гораздо труднее, чем
это изучение реакций, в которых все виды находятся в растворе. Кроме того, многие
гетерогенные катализаторы производят широкий спектр продуктов и не имеют
единый механизм действия. Поэтому точные механизмы
многие, казалось бы, простые реакции, которые катализируются металлами, такие как
производство аммиака из двухатомного азота и водорода еще плохо
понял. ⁴

Гомогенные катализаторы несколько более селективны, и реакции
часто требуют более низких температур и давлений, но катализатор должен быть
отделяют от реакционной среды и продуктов при протекании реакции
полный. ¹⁶ Поскольку многие передовые аналитические методы требуют
изучаемая система является гомогенной или изолированной, механизмы
для многих гомогенных реакций хорошо изучены. Гибридная форма
катализатор, который пытается воспользоваться преимуществами селективности
гомогенных катализаторов и разделимость гетерогенных катализаторов
иногда видел. В этих случаях металлоорганическая группа присоединяется к
солидная поддержка. Различие между гетерогенным и гомогенным
катализаторов в данном случае несколько условно, потому что некоторые реакции, которые
происходят в координационной сфере атома металла в растворе, также
имеют место, если атом металла закреплен на твердой подложке. ¹⁷

Некоторые основные реакции, которые могут эффективно катализироваться металлическими
поверхности включают гидрирование алкенов и алкинов, каталитические
крекинг (процесс, при котором высокомолекулярная масса (C ₁₂ или выше)
дроби
нефти превращаются в смесь более разветвленных, низших
алканы с молекулярным весом (С ₅ -С ₁₀ )), производство
полимеров, в том числе
синтез полиэтилена высокой плотности (ПНД) и полипропилена,
хорошо известный и менее понятный синтез Фишера-Тропша широкого спектра
органических молекул из окиси углерода и газообразного водорода и многих
другие.

Гидрирование алкенов молекулярным водородом является экзотермическим
процесс с (H ( -30 ккал/моль. ¹⁸ Однако некатализируемый
реакция имеет высокую энергию активации. Хотя эта реакция не
происходят с заметной скоростью при комнатной температуре, она протекает быстро при
добавляют гетерогенный металлический катализатор, такой как мелкоизмельченная платина,
никель, палладий, родий или рутений. ¹⁸ Когда такой металл
настоящее,
молекулярный водород хемосорбируется на поверхность, ослабляя
водород-водородная связь значительно. Алкены также адсорбируются на
поверхности, а атомы водорода присоединяются к алкену ступенчато, sin
мода. Затем вновь образовавшийся алкан отрывается от поверхности и
процесс продолжается. Это один из примеров, когда стереохимия
продукт можно регулировать с помощью гетерогенного катализатора.

Производство полипропилена с использованием соли хлорида титана
закреплен на опоре MgCl ₂, известной как Ziegler Natta
реакция, может быть достигнута с использованием температуры окружающей среды и давления.
За это Зиглер и Натта в 1963 году получили Мобелевскую премию.
разработка. ²⁰ В этой реакции атомы титана на
поверхности не имеют заполненной координационной сферы и действуют как льюисовы
кислоты, эффективно принимая в качестве лиганда адсорбированный этилен или пропилен.

Метод Фишера-Тропша для синтеза органических молекул из
угарный газ и молекулярный водород — невероятный пример
отсутствие специфичности и сложные механизмы, участвующие в гетерогенных
катализ. ¹⁹ Суммарная реакция:

В (H500K = 39,4 ^ккал / _моль для этой реакции.
Продукты включают различные алканы с прямой цепью, алкены, спирты,
альдегиды, карбоновые кислоты, сложные эфиры и некоторые арены. ¹⁹
гетерогенным металлом, используемым для катализа этой реакции, может быть Fe, Co, Ni или
Rh ₂ . ¹

Вероятность роста цепи зависит от нескольких реакций
условия. ²¹ Основность катализатора имеет определенную
влияние на долю образующихся продуктов. K ₂ О часто
добавляют к металлу для повышения эффективности реакции. это
думал, что K ₂ O отдает некоторую электронную плотность металлу,
снижение его рабочей функции и облегчение отдачи металла
электронной плотности к адсорбированному CO. Общая температура реакции
также влияет на доминирующие продукты. Термодинамические продукты для
полной реакцией являются углерод (графит) и метан. В нижней
температуры, преобладают кинетические факторы, и более сложные молекулы
рассматриваются как «продукты» катализируемой реакции. При более высоких температурах,
увеличивается образование метана и алканов с меньшей цепью, т.к.
термодинамические соображения имеют большее значение.

Возможно, самым важным условием реакции является относительная
давления реагентов. ¹⁹ CO и H ₂ O известны
сильно хемосорбироваться на этих металлах в ходе этой реакции
условиях, тогда как h3 лишь слабо хемосорбируется. Если парциальное давление
молекулярного водорода высок по сравнению с CO и H ₂ O, он будет
иметь возможность более эффективно конкурировать с двумя последними газами за активное
места на поверхности металла. Из-за повышенной концентрации
хемосорбированного водорода вероятность стадий обрыва цепи будет
довольно высокой, а продукты будут иметь довольно низкую молекулярную массу. Если
парциальное давление h3 поддерживается низким по отношению к CO и
Н ₂ O парциальные давления, поверхность будет менее хемосорбирована
водород, а этапы образования и роста цепи будут преобладать.

В каждой из этих реакций адсорбция (хемосорбция)
реагентов значительно снижает энергию активации реакции.
Это всего лишь несколько примеров гетерогенных катализаторов — их много.
более, состоящие из сплавов или растворов металлов, солей, оксидов и других
комбинации и типы поверхностей.

Прогресс в нашем понимании сил, управляющих
адсорбция на металлических поверхностях имеет большое значение не только для
академических исследований, но и в таких областях, как материаловедение, человеческая
спрос на одежду и продукцию машиностроения становится гораздо более продвинутым, в
машиностроение, электроника и полупроводниковая промышленность, где она
становится все более важным понимать адсорбцию и точные свойства
некоторых металлов и сплавов по мере увеличения требований к миниатюризации.
Другие области применения включают разработку биосовместимых искусственных
тканей, конечностей и протезов ¹⁵ и разработка
различные или более безопасные методы обработки пищевых компонентов, такие как
частичное гидрирование насыщенных жиров. Поскольку наша способность исследовать
увеличивается точный характер чистых и грязных поверхностей, и поскольку
поверхности металлов и сплавов настолько сильно различаются на атомном уровне, что
перспективы разработки новых гетерогенных катализаторов очень велики.

Адсорбер устройство и принцип работы

Адсорбер: что это такое, для чего нужен, на что влияет

Где находится адсорбирующая система автомобиля?

Устройство и принцип работы

Принцип работы

Источники:

Адсорбер: что такое и как с ним разобраться

КонстантинШ

Редкий гость

Анатолий Петрович

Бывает здесь

SN1

UNTOUCHABLE

КонстантинШ

Редкий гость

Анатолий Петрович

Бывает здесь

Blacky

Наш человек

КонстантинШ

Редкий гость

KEDRIKOV

Свой в доску

asalikhov

Артур Турыч

Что такое адсорбция? | Desotec

Адсорбция активированным углем: Лондонская дисперсионная сила

DESOTEC: адсорбция на ходу!

Адсорбция молекул на металлических поверхностях

Добавить комментарий Отменить ответ