bélyegkép|247x247px|Heterogén katalízis egy szemléletes példája: olefinek hidrogénezése Zn katalizátoron (A belső ábra a reakció szabadenergia-változását mutatja /kcal/mol) Forrás: Tianjin University, Collaborative Innovation Center of Chemical Science, 2015 A heterogén katalízis olyan katalitikus folyamat, amely az egymással érintkező, különböző fázisú katalizátor és reagáló anyag határán zajlik le. A gáz- vagy folyadékfázisú, esetleg oldott anyagok katalízise a szilárd halmazállapotú katalizátor teljes felületén (kontakt katalízis) vagy csupán egy részén, az ún. aktív centrumon megy végbe. A katalizátor és a reagáló anyag kölcsönhatása következményeként az aktiválási energia és a reakcióút egyaránt csökken, ezáltal a kémiai reakció felgyorsul. Egyes esetekben a szilárd fázisú katalizátor stabilizálhatja is a kevésbé reakcióképes molekulákat, azaz negatív katalízis lép fel.
Mechanizmusa A heterogén katalízis elemi folyamatok egész sorából épül fel, melyek közül a legfontosabbak: a reagáló anyag molekuláinak diffúziója a katalizátor felületére; a felületre jutó molekulák adszorpciója, a molekulák kémiai kötéseinek fellazulása vagy felbomlása; a voltaképpeni felületi reakció, amelynek eredményeként egy további reakcióra hajlamos felszíni vegyület, átmeneti köztitermék jön létre; a köztitermék deszorpciója; a termék távozása a katalizátor felületéről. bélyegkép|208x208px|Rutil () alapú fotokatalízis, szén-monoxid abszorpciója (Forrás: Fujishima, Honda)http://spie.org/newsroom/3336-probing-uv-photo-oxidation-on-oxide-surfaces?highlight=x2358&ArticleID=x43651#B2 A teljes folyamat sebességét a leglassabban lezajló részfolyamat – a diffúzió vagy a felületi reakció, a köztitermék bomlási sebessége – szabja meg. A katalízis aktivitása, a reakciósebesség megnövekedése függ továbbá a katalizátor kémiai és fizikai minőségétől is, kivételesen jó katalizátoroknak számítanak egyes fémek (pl. platina), fém-oxidok és keverékeik. A katalizátoranyagot gyakran egy a kémiai reakció szempontjából közömbös hordozó (promotor) felületére viszik fel, így aktívabb hatást fejt ki a katalitikus reakcióra, mint tömör állapotában.
Alkalmazási területe A heterogén katalízist az ipar számos területén alkalmazzák a folyamatok felgyorsítására, így például jelentős szerepe van a kénsav-, az ammónia-, a salétromsavgyártásban és a szerves vegyiparban.
Jegyzetek
Források
Kategória:Kémia