多相催化

多相催化（英語：Heterogeneous catalysis）是指催化剂相与反应物或产物相不同的催化作用^[1]。 该过程与反应物、产物和催化剂存在于同一相中的均相催化形成对比。 相位不仅可以区分固体、液体和气体成分，还可以区分不混溶的混合物（例如油和水），或任何存在界面的地方。

乙烯在固体的催化性表面上(1) 吸附 (2) 反应 (3) 脱附

多相催化通常涉及固相催化剂和气相反应物^[2]。 在这种情况下，在催化剂表面发生分子吸附、反应和脱附的循环。 热力学、传质和传热会影响反应速率（动力学）。

多相催化非常重要，因为它可以实现更快的大规模生产和选择性产物形成^[3]。 世界上大约 35% 的 GDP 受到催化的影响^[4]。 90% 的化学品（按体积计）的生产得到固体催化剂的帮助^[2]。 化学和能源工业严重依赖多相催化。 例如，哈伯-博施法 (Haber-Bosch process) 在氨的合成中使用金属催化剂，氨是肥料的重要成分； 2016 年生产了 1.44 亿吨氨^[5]。

这里的相不仅指固体，液体，气体，而且也指不混溶的液体，例如， 油和水。绝大多数实际的多相催化剂是固体，而绝大多数反应物是气体或液体^[6]。在化学和能源行业的许多领域，多相催化是至关重要的。多相催化吸引了1936年的弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡爾·博施（Carl Bosch），1932年的歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），和2007年的格哈德·埃特尔（Gerhard Ertl）荣获诺贝尔奖^{[7][8][9][10][11]}。

吸附

吸附是多相催化中必不可少的步骤。 吸附是气相（或溶液）相分子（被吸附物）与固体（或液体）表面原子（吸附剂）结合的过程。 吸附的逆过程是脱附（英语：Desorption） (Desorption)，吸附质从吸附剂中分离出来。 在多相催化促进的反应中，催化剂是吸附剂，反应物是吸附物。

工业实例

在工业中，必须考虑许多设计变量，包括跨从亚纳米到几十米的多个尺度的反应器和催化剂设计。 传统的多相催化反应器包括间歇式、连续式和流化床反应器，而最近的装置包括固定床、微通道和多功能反应器^[12]。 其他需要考虑的变量是反应器尺寸、表面积、催化剂类型、催化剂载体，以及反应器操作条件，例如温度、压力和反应物浓度。

参阅

• 均相催化

参考资料

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1. Schlögl, Robert. Heterogeneous Catalysis. Angewandte Chemie International Edition. 9 March 2015, 54 (11): 3465–3520. PMID 25693734. doi:10.1002/anie.201410738. hdl:11858/00-001M-0000-0025-0A33-6  . 
2. Rothenberg, Gadi. Catalysis : concepts and green applications. Weinheim [Germany]: Wiley-VCH. 17 March 2008. ISBN 9783527318247. OCLC 213106542. 
3. Information., Lawrence Berkeley National Laboratory. United States. Department of Energy. Office of Scientific and Technical. The impact of nanoscience on heterogeneous catalysis. Science (Lawrence Berkeley National Laboratory). 2003, 299 (5613): 1688–1691 [2023-05-22]. Bibcode:2003Sci...299.1688B. OCLC 727328504. PMID 12637733. S2CID 35805920. doi:10.1126/science.1083671. （原始内容于2023-05-12）. 
4. Ma, Zhen; Zaera, Francisco, Heterogeneous Catalysis by Metals, King, R. Bruce; Crabtree, Robert H.; Lukehart, Charles M.; Atwood, David A. (编), Encyclopedia of Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, Ltd, 2006-03-15, ISBN 9780470860786, doi:10.1002/0470862106.ia084 
5. United States Geological Survey, Mineral Commodity Summaries (PDF). USGS. January 2018 [2023-05-22]. （原始内容 (PDF)于2019-01-25）. 
6. Gadi Rothenberg, Catalysis: Concepts and green applications, Wiley-VCH: Weinheim, ISBN 978-3-527-31824-7
7. Swathi, R.S. and Sebastian, K.L. Molecular mechanism of heterogeneous catalysis. Resonance Vol. 13 Issue 6 (2008) p. 548-560.
8. Fritz Haber - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容于2018-06-12）. 
9. Carl Bosch - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容于2018-06-13）. 
10. Irving Langmuir - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容于2018-03-07）. 
11. Gerhard Ertl - Biographical. [2017-06-23]. （原始内容于2017-12-22）. 
12. 引用错误：没有为名为:2的参考文献提供内容