催化剂活性和选择性

    催化剂活性和选择性 : 催化剂活性指单位量催化剂加 速某一特定反应的能力。在一定的反应条件 下,反应速度的大小代表了催化剂活性的高 低。反应速度的表示方法有以下三种:
(a) 以单位体积催化剂为基准:

(mol/m³·s)

(b) 以单位重量催化剂为基准:

(mol/g·s)

(c) 以单位比表面为基准:

(mol/m²·s)

式中: N_A为反应物的摩尔数;N_P为总生成 物的摩尔数;V为催化剂的堆体积; W为催 化剂的重量; S为催化剂的比表面。
在工业生产中,一般用在给定条件下单 位体积 (或质量) 催化剂在单位时间内所得 到的目的产物的数量来表示催化剂的活性, 这也称为时空收率。
为了方便起见,也常用转化率来直接表 示催化剂的活性。对于A→B+C的反应,转 化率为:N_OA、N_A 分别为反应物A在反应前和反应后的摩尔 数。转化率越高,则催化剂活性越高。
催化剂的活性也可以用转化频率表 示。在多相催化作用中,转化频率指表面上 每个活泼部位或每个原子每秒转化的反应分 子数。在酶催化作用中,转化频率是指每个 酶分子在每秒钟内所能转化成产物的分 子数。
选择性是指在反应系统中同时存在着两 个或两个以上相互竞争的反应时,催化剂将 反应物转变成某一目的产物的相对速度。

在工业生产中,一般选择具有较高活性 和选择性的催化剂,若一个催化剂只有高活 性,而选择性不高,会造成原料消耗大、产 物分离提纯困难等问题。若活性太低,则造 成生产能力小、经济效益低。在有些强放热 或强吸热反应中,如果催化剂活性太高,要 解决反应热的移出或加热问题。在实际生产 中,要从综合经济角度考虑,选择具有适当 活性和选择性的催化剂。