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超声波在催化反应的原理

催化剂

化学反应过程当有催化剂加入时,可以加速化学反应,缩短反应时间,降低反应条件。但是即便如此,有些催化反应过程所需的环境仍较为苛刻,如高温、高压、反应时问长,产率较低。

超声波催化

将超声波应用于催化反应过程,可进一步提高其反应速度、缩短反应时间、提高目的产物的产率、使反应在温和的条件下进行。本文概述声化学效应的作用机理,并介绍其在催化过程中的一些应用。

<a超声波催化技术和原理 src="http://www.puln.net/ultrasonic/UploadFiles_8284/201311/2013111308455992.jpg" width=550 onload=resizepic(this) height=344>

原理

超声波的化学促进作用,并非是声场与反应物分子的直接作用结果,而是源于超声空化现象。空化可以看作是聚集声能的一种形式,能够在微观尺度内模拟反应器内的高温高压反应,为一般条件下难以实现或不可能实现的催化反应提供了一种非常特殊的物理化学环境,使得催化反应可以在较温和的环境下进行。

液—液均相反应体系中,在室温、常压或稍高的条件下,声空化即有利于反应物的裂解和自由基的形成,进而引发一系列化学反应,加快化学反应速率,并提高了产率。

液—固非均相催化体系起到了很好的冲击作用。气泡崩溃产生高温高压的同时,还伴随有强烈的冲击波和速度可达100m/s 的微射流。

其影响包括:

冲击波和微射流可不断清洗剥除催化剂表面吸附的反应物和杂质,强烈时则可侵蚀固体表面;

导致分子问强烈的相互碰撞和聚集,使催化剂的结构、组成及反应活性产生显著的变化;

强化传质过程,所以超声对体系的作用主要在于增加了反应的表砸积,从而加速化学反应。

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