Faglig innhold

Betydningen av katalyse som nøkkelteknologi i bærekraftig kjemisk prosessindustri, ved energiproduksjon og i miljøteknologi. Defininsjon av katalyse, elementær-reaksjoner, kjedereaksjoner og katalytiske sekvenser. Kinetikkmodellering, modelltilpasning og data-analyse. Framstilling og karakterisering av heterogene katalysatorer. Adsorpsjon, desorpsjon og overflateareal. Moderne teorier for overflater og overflatereaksjoner. Partikkelintern og partikkelekstern masse og varmetransport, betydningen av diffusjon på reaksjonskinetikken. Flerfunksjonell katalyse. Overgangsmetallkomplekser som katalysatorer.

Læringsutbytte

Kunnskap: -Ha kunnskap og oversikt over viktige industrielle katalytiske prosesser og de mest vanlige katalysatorene. -Ha kunnskap om hvordan katalysatorer anvendes i bærekraftige industrielle prosesser for å senke energibehovet og øke selektiviteten til ønsket produkt. -Være i stand til å identifisere reaksjonssekvenser og foreslå reaksjonsmekanismer for kjemiske reaksjoner. -Forstå kinetiske modeller og å tilpasse kinetikkdata til kinetiske modeller. -Kjennskap til syntesemetoder for fremstilling av katalysatorer og katalysator-karakteriseringsmetoder. -Vite hvordan interne og eksterne masseoverføringsbegrensninger påvirker kinetikken til katalytiske reaksjoner. -Forstå de viktigste deaktiveringsmekanismene for heterogene katalysatorer, og hvordan de påvirker kinetikken. -Kjenne til prinsippene for god eksperimentell praksis i kinetikkmålinger. -Forstå reaksjons-sykluser i homogen overgangsmetallkompleks-katalyse. Ferdigheter: -Utlede hastighetsuttrykk for katalytiske reaksjoner basert på Langmuir-Hinshelwood kinetikk. -Designe katalytiske eksperimenter med kontroll over reaksjonskinetikken uten påvirkning av varme- og masseoverføringsbegrensninger. -Bruke kjemisorpsjonsdata og kinetikkdata til å beregne reaksjonshastigheter og spesifikk reaksjonshastighet. -Utarbeide og tilpasse kinetikkmodeller til eksperimentelle data. -Identifisere og skille mellom ulike deaktiveringsmekanismer for heterogene katalysatorer. -Identifisere interne og eksterne masseoverføringsbegrensninger ved hjelp av eksperimentelle kriteria. -Identifisere de individuelle reaksjonene, holde valenselektronregnskap for reaksjonssykluser for homogene katalytiske reaksjoner. Generell kompetanse: -Grunnleggende kjennskap til katalytiske reaksjoner og hvordan kinetikken til reaksjonene kan beregnes og anvendes i praksis. -Kjenne til viktige katalytiske reaksjoner, spesielt i energi og miljøsammenheng. -Studentene skal kunne identifisere om en reaksjon er kinetisk kontrollert eller om likevektsbegrensninger eller eksterne begrensninger som varme- eller masseoverføringsbegrensninger er tilstede.

Læringsformer og aktiviteter

Undervisningen består av 3 timer forelesninger og 2 timer øvinger per uke. Det forventes 7 timer selvstudium per uke. 7 øvinger må være bestått for å få adgang til eksamen. Forelesningene gis på engelsk.

Obligatoriske aktiviteter

• Obligatoriske øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Emne TKP4110 Kjemisk reaksjonsteknikk eller tilsvarende kunnskaper.

Kursmateriell

I. Chorkendorff and J. W. Niemantsverdriet: Concepts of Modern Catalysis and Kinetics, 3rd edition

Studiepoengreduksjon