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多相催化反应

多相催化反应是在固体催化剂的表面上进行的,因此,流体相主体中的反应物必须传递到催化剂表面上,然后进行反应,反应产物也不断地从催化剂表面传递到流体相主体。为了弄清这些传递和反应步骤,首先需要对固体催化剂颗粒的宏观结构和性质有所了解。 [1]

多相催化反应历程至少包括反应物催化剂表面上的化学吸附吸附中间物的转化(表面反应)和产物脱附三个连续步骤。阐明一个多相催化反应的历程,需揭示有关催化剂的活性部位表面吸附中间物的结构和性质;吸附与催化反应的关系(如吸附分子之间反应或吸附分子与气相分子反应);催化剂表面活性部位如何在催化循环中获得再生以使催化反应能连续进行等。一般是通过多相催化反应的动力学与催化剂的物理化学分析以获得对其历程的了解。

2016年9月,西安交通大学化工学院常春然副教授与清华大学李隽教授合作,应邀撰写了题为“The Promotional Role of Water in Heterogeneous Catalysis: Mechanism Insights from Computational Modeling”的综述文章,系统阐述了水在多相催化反应中的助催化机理及最新研究进展。

该论文以常春然副教授在水助催化领域近八年的研究工作为基础,结合其他相关学者的研究工作,在实验和理论两方面对水的助催化现象和微观本质进行了综述。重点梳理了水的各种存在形式(水分子、水团簇、OH/OH、H/H等)对多相催化反应的影响机制,系统提出了水分子/水团簇的两种助催化机理,即类溶剂化效应(Solvation-like effect)和助氢转移效应(Water-mediated H-transfer effect)。此外,本文还对水的其它效应进行了深入剖析与阐述,并对其未来发展趋势和前景进行了展望。该论文对全面认识水在化学反应中的作用以及如何通过水汽调控使反应沿有利方向进行具有重要意义。 [2]

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