多相催化

乙烯在固體的催化性表面上(1) 吸附 (2) 反應 (3) 脫附

多相催化（英語：Heterogeneous catalysis）是指催化劑相與反應物或產物相不同的催化作用。 該過程與反應物、產物和催化劑存在於同一相中的均相催化形成對比。 相位不僅可以區分固體、液體和氣體成分，還可以區分不混溶的混合物（例如油和水），或任何存在界面的地方。

多相催化通常涉及固相催化劑和氣相反應物。 在這種情況下，在催化劑表面發生分子吸附、反應和脫附的循環。 熱力學、傳質和傳熱會影響反應速率（動力學）。

多相催化非常重要，因為它可以實現更快的大規模生產和選擇性產物形成。 世界上大約 35% 的 GDP 受到催化的影響。 90% 的化學品（按體積計）的生產得到固體催化劑的幫助。 化學和能源工業嚴重依賴多相催化。 例如，哈伯-博施法 (Haber-Bosch process) 在氨的合成中使用金屬催化劑，氨是肥料的重要成分； 2016 年生產了 1.44 億噸氨。

這裡的相不僅指固體，液體，氣體，而且也指不混溶的液體，例如， 油和水。絕大多數實際的多相催化劑是固體，而絕大多數反應物是氣體或液體。在化學和能源行業的許多領域，多相催化是至關重要的。多相催化吸引了1936年的弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡爾·博施（Carl Bosch），1932年的歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），和2007年的格哈德·埃特爾（Gerhard Ertl）榮獲諾貝爾獎。

吸附

吸附是多相催化中必不可少的步驟。 吸附是氣相（或溶液）相分子（被吸附物）與固體（或液體）表面原子（吸附劑）結合的過程。 吸附的逆過程是脫附 (Desorption)，吸附質從吸附劑中分離出來。 在多相催化促進的反應中，催化劑是吸附劑，反應物是吸附物。

工業實例

在工業中，必須考慮許多設計變量，包括跨從亞納米到幾十米的多個尺度的反應器和催化劑設計。 傳統的多相催化反應器包括間歇式、連續式和流化床反應器，而最近的裝置包括固定床、微通道和多功能反應器。 其他需要考慮的變量是反應器尺寸、表面積、催化劑類型、催化劑載體，以及反應器操作條件，例如溫度、壓力和反應物濃度。

參閱

• 均相催化