催化纤维膜中级联反应过程的分析与计算研究

多步催化反应分别使用两种不同的催化剂用于 $A\to B$ 及随后的 $B\to C$ 反应。所使用的催化剂通常在化学上不兼容，例如酸碱体系，这禁止了在一种溶液中的简单混合。在这项工作中，我们研究了将不兼容的催化位点固定在纤维膜上的反应器的效率。我们比较了基于格子 Boltzmann 的对流-扩散-反应方程求解器、随机游走粒子追踪方法和一个简单的理论模型，以研究作为两个无量纲控制参数（Péclet 数和 Damköhler 数）函数的反应效率。我们发现，虽然效率随着流速的增加而降低（由于反应时间减少），但在大多数情况下，由于质量通量更高，总产量仍然增加。我们的结果进一步表明，即使在高速流动下，两种催化剂的空间邻近性也会提高反应效率，这支持了最近将两种催化剂以并排几何结构置于单根纤维上的实验努力。