Principios de la catalisis heterogenea

PRINCIPIOS DE LA CATÁLISIS HEROGENEA

Introducción

La catálisis heterogénea es de vital importancia para la economía del mundo, lo que nos permite convertir las materias primas en productos químicos valiosos y en combustibles de manera económica, eficiente y benigno para el medio ambiente. Por ejemplo, los catalizadores heterogéneos tienen numerosas aplicaciones industriales en lasindustrias química, alimenticia, farmacéutica, automóvil y las industrias petroquímicas [1-5], y Se calcula que el 90% de todos los procesos químicos usan catalizadores heterogéneos [6]. La catálisis heterogénea es también encontrar nuevas aplicaciones en áreas emergentes como células combustible [7-9], la química verde [10-12], la nanotecnología [13], y Biorefinación / biotecnología [14-18]. De hecho,la continua investigación en catálisis heterogénea está obligada a permitirnos hacerle frente cada vez más al complejo medio ambiente y desafíos energéticos que enfrenta nuestra sociedad industrializada.

Discutir los principios de la catálisis heterogénea es difícil, porque los catalizadores se utilizan para una amplia gama de aplicaciones, con la participación de una rica variedad de químicasen la superficie. Por otra parte, el campo de la catálisis heterogénea es altamente interdisciplinaria en la naturaleza, que requiere la cooperación entre los químicos y físicos, entre los científicos de la superficie e ingenieros de reacción, entre los teóricos y experimentalistas, entre espectroscopistas y cineticos, y entre los científicos de los materiales involucrados con
la síntesis ycaracterización del catalizador . Por otra parte, los catalizadores industriales son materiales complejos, con composiciones químicas altamente optimizadas, estructuras, morfologías y formas de peloticas, además, las características físicas y químicas de estos materiales puede depender de variables ocultas o desconocidas. En consecuencia, los principios de la catálisis heterogénea se suelen formular apartir de estudios de catalizadores en reactores ideales con los reactivos simplificados bajo condiciones de presión leve (por ejemplo, 1 bar), a partir de datos obtenidos con el rendimiento catalítico de catalizadores en reactores comerciales complejos usando una mezcla de corrientes de alimentación bajo condiciones de reacción industrial. Los principios derivados de estos estudios mássimplificados avanzan la ciencia de la catálisis heterogénea, y Guía del investigador, inventor, e innovación de nuevos catalizadores y procesos catalíticos.

Definiciones de la catálisis y del volumen de ventas

La definición de un catalizador ha sido examinada en muchas ocasiones [19]. Por ejemplo, un catalizador es un material que convierte los reactivos en productos, a través de una serie depasos elementales, en la que participa el catalizador , mientras empieza a regenerarse a su forma original al final de cada ciclo durante su curso de vida. Un catalizador cambia la cinética de
de la reacción, pero no cambia la termodinámica. Otra definición es que un catalizador es una sustancia que transforma los reactivos en productos, a través de un ciclo ininterrumpido y continuo de los pasoselementales en los que participa, mientras que el catalizador se regenera a su forma original al final de cada ciclo durante su
curso de la vida [20].
La principal ventaja de utilizar un catalizador heterogéneo es que, siendo un material sólido, es fácil de separar del gas y / o reactivos líquidos y productos de la
reacción catalítica general. El corazón de un catalizador heterogéneo implica lossitios activos (o centros activos) en la superficie del sólido. El catalizador es típicamente un área de gran superficie material (por ejemplo, 10-1000 m2 g-1), y suele ser conveniente para maximizar el número de sitios activos por unidad de volumen del reactor. La identificación de los productos intermedios de reacción - y por tanto el mecanismo - para una reacción catalítica heterogénea es a...