Diffusion Und Chemische Reaktionen in Der Gas/Feststoff-Katalyse

ISBN-13: 9783642643118 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 352 str.

Frerich Keil

Opis

Die modernen Entwicklungen der Theorie der CRT werden beschrieben und umfangreich dokumentiert. Fur die praktische Anwendung werden diese Modelle eingeordnet und bewertet. Die Modelle der Katalyse und Diffusionsphanomene werden detailliert behandelt, insbesondere in porosen Medien (Zeolithen, Clays, Nanotubes). Moderne theoretische Methoden wie Molekulardynamik, Monte Carlo- und Quantenchemie werden dargestellt. Adsorption und Desorption in der Katalyse werden sowohl theoretisch als auch experimentell eingehend beschrieben. Zusatzlich wird sehr umfassend die vorhandene Literatur behandelt und bewertet. Damit ist das Buch eine sehr umfassende Darstellung des Status quo, zur Einarbeitung und als Ubersicht fur Ingenieure und Wissenschaftler in Forschung, Entwicklung und Lehre, in Chemie, chemischer Technik/Verfahrenstechnik und angrenzenden Gebieten.

Spis treści

1 Einleitung und Übersicht.- 2 Theoretische Grundlagen.- 2.1 Das Dusty-Gas-Modell und seine Grundlagen, Binary Friction Model von Kerkhof.- 2.1.1 Die Boltzmann-Gleichung, Näherungen von Chapman, Enskog und Grad.- 2.1.2 Heuristische Herleitung des Dusty-Gas-Modells.- 2.1.3 Experimentelle Untersuchungen zum Dusty-Gas-Modell.- 2.1.4 Modellierung mit dem Dusty-Gas-Modell.- 2.1.5 Das Binary Friction Model (BFM).- 2.2 Statistische Mechanik und Diffusion auf molekularer Ebene.- 2.2.1 Monte Carlo Simulation.- 2.2.2 Moleküldynamik.- 2.3 Adsorption, Desorption.- 2.3.1 Adsorptionsisotherme.- 2.3.2 Adsorptionskinetik.- 2.4 Oberflächendiffusion.- 2.5 Konfigurelle Diffusion.- 2.6 Perkolationstheorie.- 2.7 Reaktionen auf katalytischen Oberflächen.- 2.7.1 Charakteristika der Gas/Feststoff-Katalyse.- 2.7.2 Beschreibung der Kinetik der Gas/Feststoff-Katalyse nach Langmuir und Hinshelwood sowie Hougen und Watson.- 2.7.3 Kontinuum-Modelle.- 2.7.4 Kinetische Modellierung mit Monte-Carlo-Methoden.- 2.7.5 Untersuchung katalytischer Prozesse mit Methoden der theoretischen Chemie.- 3 Beschreibung der Porenstruktur von Katalysatorträgern.- 3.1 Einfache Porenmodelle.- 3.2 Dreidimensionale Porenraummodelle und deren Charakterisierung..- 3.3 Fraktale Beschreibung von Porenoberflächen und porösen Trägern..- 3.4 Zeitlich veränderliche Porenstrukturen - Desaktivierung, Perkolationstheorie.- 4 Diffusion und Reaktion in der Anwendung.- 4.1 Kontinuummodelle von Reaktion und Diffusion.- 4.2 Diffusion und Reaktion in Netzwerken.- 4.3 Auswirkungen der Diffusion auf die Selektivität.- 4.4 Katalysatordesaktivierung als Perkolationsphänomen.- 4.5 Diffusion und Reaktion in Zeolithen und anderen mikroporösen Materialien.- 4.5.1 Zeolithe.- 4.5.2 Pillared Clays.- 4.5.3 Membranen, Kohlenstoff-Molsiebe (Carbon Molecular Sieves), Vycor-Gläser.- 4.6 Optimierung der Struktur von Katalysatorträgern.- 4.7 Katalysatordesign?.- 4.8 Diffusion und Reaktion in Fraktalen.- 5 Experimentelle Methoden.- 5.1 Messung von Diffusionskoeffizienten in Gasen.- 5.2 Messung von Diffusionskoeffizienten in überkritischen Gasen.- 5.3 Wicke-Kallenbach-Zelle (WKZ).- 5.3.1 Stationärer Betrieb der WKZ.- 5.3.2 Instationärer Betrieb der WKZ.- 5.4 Einzelpelletdiffusionsreaktor, Einzelpelletstrangreaktor.- 5.5 Diffusionskoeffizienten aus gaschromatographischen Messungen..- 5.6 Experimentelle Methoden zur Untersuchung von Diffusion in Zeolithen und anderen mikroporösen Materialien sowie Meßergebnisse.- 5.6.1 Pulsed Field Gradient NMR (PFG NMR).- 5.6.2 Quasielastische Neutronenstreuung (QUENS).- 5.6.3 Positron Emission Profiling (PEP).- 5.6.4 Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR).- 5.6.5 Zero-Length-Column-Chromatographie (ZLC).- 5.6.6 Frequency Response Methode (FR).- 5.6.7 Wicke-Kallenbach-Zelle.- 5.6.8 Thermal Frequency Response Methode (TFR).- 5.6.9 Sorptionsmessungen.- 5.7 Spektroskopische Methoden zur Untersuchung von Festkörperoberflächen.- 5.7.1 LEED, HEED, STM, AFM.- 5.7.2 XPS,AES, SIMS.- 5.7.3 IR, EELS.- 5.7.4 Temperature Programmed Desorption (TPD), Temperature Programmed Reduction (TPR).- 5.7.5 Überwindung der „Pressure Gap“.- 5.8 Laborreaktoren, Messungen von Kinetiken.- 5.9 Ausblick.

Blurb

Die modernen Entwicklungen der Theorie der CRT werden beschrieben und umfangreich dokumentiert. Für die praktische Anwendung werden diese Modelle eingeordnet und bewertet. Die Modelle der Katalyse und Diffusionsphänomene werden detailliert behandelt, insbesondere in porösen Medien (Zeolithen, Clays, Nanotubes). Moderne theoretische Methoden wie Molekulardynamik, Monte Carlo- und Quantenchemie werden dargestellt. Adsorption und Desorption in der Katalyse werden sowohl theoretisch als auch experimentell eingehend beschrieben. Zusätzlich wird sehr umfassend die vorhandene Literatur behandelt und bewertet. Damit ist das Buch eine sehr umfassende Darstellung des Status quo, zur Einarbeitung und als Übersicht für Ingenieure und Wissenschaftler in Forschung, Entwicklung und Lehre, in Chemie, chemischer Technik/Verfahrenstechnik und angrenzenden Gebieten.