แนะนำหนังสือใหม่

การเร่งปฏิกิริยา พื้นฐานและการประยุกต์
(catalysis: Fundamentals and Applications)

จตุพร วิทยาคุณ นุรักษ์กฤษดานุรักษ์

พฤศจิกายน 2547 โรงพิมพ์มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
ISBN 974-570-989-1

สารบัญ

หัวข้อ	หน้า
คำศัพท์	ix
บทที่ 1 บทนำและเทอมที่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา	1
1.1 ตัวอย่างประวัติที่สำคัญของการศึกษาการเร่งปฏิกิริยา	1
1.2 ชนิดของการเร่งปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยา	5
1.3 เทอมที่เกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา	7
1.3.1 ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา	7
1.3.2 วัฏจักรของการเร่งปฏิกิริยา	7
1.3.3 การเปลี่ยนแปลงพลังงาน	8
1.3.4 กัมมันตภาพ	9
1.3.5 สัดส่วนการเลือกทำปฏิกิริยา	9
1.3.6 อายุการใช้งาน	10
1.3.7 การทำให้คืนสภาพ	10
1.3.8 ตัวยับยั้ง	10
บทที่ 2 การเร่งปฏิกิริยาเอกพันธุ์	13
2.1 นิยามของการเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์	13
2.2 สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะแทรนซิชัน	13
2.3 กฎ 18 อิเล็กตรอน	14
2.4 ชนิดของปฏิกิริยาในการเร่งปฏิกิริยาแบบเอกพันธุ์	16
2.4.1 การเข้าจับและการหลุดออกของลิแกนด์	16
2.4.2 การเข้าแทรกและการกำจัด	17
2.4.3 การเข้าจับของนิวคลีโอไฟล์บนลิแกนด์ที่จับอยู่กับโลหะกลาง	18
2.4.4 ปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชัน	19
2.5 ตัวอย่างของการเร่งปฏิกิริยาแบบเอกพันธุ์บางอันที่ใช้ในอุตสาหกรรม	20
2.5.1 การผลิตกรดแอซิติก	20
2.5.2 การเติมไฮโดรเจนในอัลคีน	23
2.5.3 ปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิเลชัน หรือ ปฏิกิริยาออกโซ	24
2.5.4 กระบวนการแว็กเกอร์ของสารประกอบอัลคีน	29
2.5.5 ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของอัลคีน	31
บทที่ 3 การเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	37
3.1 นิยามและความสำคัญ	37
3.2 องค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	39
3.2.1 สารว่องไว	40
3.2.2 ตัวรองรับหรือตัวพา	42
3.3 ขั้นตอนของการเกิดปฏิกิริยาในปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	43
3.3.1 การแพร่จากภายนอกของสารตั้งต้น	43
3.3.2 การแพร่ของสารตั้งต้นสู่ภายในรูพรุน	44
3.3.3 การดูดซับ	45
3.3.4 ปฏิกิริยาพื้นผิว	45
3.3.5 การคาย	46
3.3.6 การแพร่ของสารผลิตภัณฑ์ออกจากภายในรูพรุนของตัวเร่งปฏิกิริยา	46
3.3.7 การแพร่ของสารผลิตภัณฑ์จากผิวหน้าด้านนอกของตัวเร่งปฏิกิริยา	46
3.4 ตัวอย่างของการเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์	47
3.4.1 ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนในอัลคีน	47
3.4.2 การผลิตแอมโมเนีย	48
3.4.3 ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์	50
3.4.4 การผลิตกรดไนตริก	51
3.5 ตัวอย่างของการเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธุ์กับสิ่งแวดล้อม	52
3.5.1 มลพิษจากไนโตรเจนออกไซด์	52
3.5.2 การกำจัดสารประกอบคลอริเนเตดไฮโดรคาร์บอน	61
บทที่ 4 การดูดซับและไอโซเทิร์ม	63
4.1 การดูดซับและการคาย	63
4.2 ชนิดของการดูดซับ	63
4.2.1 การดูดซับทางกายภาพ	63
4.2.2 การดูดซับทางเคมี	64
4.3 ชนิดของการดูดซับทางเคมี และปัจจัยที่เกี่ยวข้อง	68
4.4 ไอโซเทิร์มของการดูดซับ (Adsorption Isotherm)	72
4.4.1 ไอโซเทิร์มแบบแลงเมียร์	77
4.4.2 ไอโซเทิร์มแบบฟรอยดริช	81
4.4.3 ไอโซเทิร์มแบบเทมคิน (สไลกิน-ฟรัมกิน)	82
4.4.4 ไอโซเทิร์มแบบบรุนเนอร์-เอมเมตต์-เทลเลอร์ หรือ บีอีที	82
บทที่ 5 อัตราเร็ว และจลนพลศาสตร์ของการเร่งปฏิกิริยา	89
5.1 อัตราเร็วของปฏิกิริยา กฎอัตราและค่าคงที่อัตรา	89
5.2 กฎอัตราตามทฤษฎีของแลงเมียร์-ฮินเชลวูด-ฮอยเกนและวัตสัน	92
5.2.1 LHHW model โดยสมมุติให้เป็นปฏิกิริยาควบคุมอัตราเร็ว	92
5.2.2 การวิเคราะห์อัตราการเกิดปฏิกิริยา LHHM โดยการ ประมาณสถานะ คงตัว	101
บทที่ 6 สมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	119
6.1 สมบัติทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา	119
6.2 สมบัติทางกายภาพขององค์ปะกอบกัมมันต์ของตัวเร่งปฏิกิริยา	125
6.2.1 สมบัติของโลหะและการเร่งปฏิกิริยา	126
6.2.2 สมบัติของสารกึ่งตัวนำและการเร่งปฏิกิริยา	131
6.3 สมบัติของตัวรองรับหรือตัวพา	136
6.3.1 อะลูมินา	140
6.3.2 ซิลิกา	142
6.3.3 ซิลิกาแบบมีโซพอรัส เช่น MCM	143
6.3.4 ซีโอไลต์	145
6.3.5 ไทเทเนีย	151
6.3.6 ถ่านกัมมันต์	152
6.3.7 เรซินแลกเปลี่ยนไอออน	153
6.4 ตัวโปรโมเตอร์	155
บทที่ 7 การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	159
7.1 การเตรียมตัวเร่งกลุ่มออกไซด์	159
7.1.1 ขั้นที่ 1 การเตรียมสารละลายของเกลือโลหะ	160
7.1.2 ขั้นที่ 2 การตกตะกอนและการควบคุมการตกตะกอน	161
7.1.3 ขั้นที่ 3 การเกิดการรวมมวลและการเกิดเจล	162
7.1.4 ขั้นที่ 4 การล้างและการกรอง	163
7.1.5 ขั้นที่ 5 การทำให้แห้ง	163
7.1.6 ขั้นที่ 6 การแคลไซน์	163
7.2 การเตรียมออกไซด์ผสม	163
7.2.1 การเตรียม SiO₂-Al₂O₃	164
7.2.2 การเตรียม NiO-Al₂O₃	164
7.2.3 การเตรียมซีโอไลต์	165
7.3 การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโดยวางองค์ประกอบกัมมันต์บนตัวรองรับ	166
7.3.1 การตกตะกอน	166
7.3.2 การดูดซับ	168
7.3.3 การแลกเปลี่ยนไอออน	171
7.3.4 การทำให้เอิบชุ่ม	172
7.4 การเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาให้อยู่ในรูปที่ว่องไว	173
7.5 การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแบบอื่น ๆ	174
7.6 รูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์	175
บทที่ 8 การวิเคราะห์ลักษณะตัวเร่งปฏิกิริยา	177
8.1 การวัดพื้นที่ผิวและขนาดของรูพรุน โดยใช้วิธีบีอีที	177
8.2 การหาขนาดของรูพรุนโดยใช้การแทรกของปรอทเข้าสู่รูพรุน	180
8.3 สเปกโทรสโกปี	181
8.4 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และเทคนิคที่เกี่ยวข้อง	181
8.4.1 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน	184
8.4.2 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด	186
8.5 เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์	189
8.5.1 การเกิดของรังสีเอกซ์	189
8.5.2 การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์	190
8.6 เทคนิคเอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทรสโกปี	196
8.7 เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการโปรแกรมอุณหภูมิ	198
8.7.1 เทคนิคการรีดักชันตามอุณหภูมิที่โปรแกรม	199
8.7.2 เทคนิคการคายตามอุณหภูมิที่โปรแกรม	205

บทที่ 9 การเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา	207
9.1 สาเหตุของการเสื่อมสภาพตัวเร่งปฏิกิริยา	208
9.1.1 การเสื่อมสภาพของเม็ดอนุภาค	209
9.1.2 การเสื่อมสภาพเนื่องจากพอยซันนิง	209
9.1.3 การเสื่อมสภาพตัวเร่งปฏิกิริยาจากการเกิดถ่านโค้ก	212
9.1.4 การเสื่อมสภาพตัวเร่งปฏิกิริยาจากการซินเทอริง	213
9.1.5 การเสื่อมสภาพตัวเร่งปฏิกิริยาจากการเปลี่ยนแปลง ในสภาวะของแข็ง	215
9.2 ตัวอย่างการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรม	215
9.2.1 การเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการผลิตสไตรีน	215
9.2.2 การเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการบำบัดอากาศเสีย	218
9.3 จลนพลศาสตร์ของการเสื่อมสภาพตัวเร่งปฏิกิริยา	223
9.3.1 การวิเคราะห์กรณี: อัตราการเสื่อมไม่ขึ้นกับความเข้มข้นในปฏิกิริยา	224
9.3.2 การวิเคราะห์กรณี: การเสื่อมมีลักษณะแบบคู่ขนาน	226
9.4 การตรวจสอบตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีผลมาจากการเสื่อมสภาพ	232
เอกสารอ้างอิง	235
ดัชนี	239