第三章 各类催化剂及其催化作用_酸碱催化剂

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1、第三章各类催化剂及其催化作用第一节酸碱催化剂及其催化作用第二节分子筛催化剂及其催化作用第三节金属催化剂及其催化作用第一节酸碱催化剂及其催化作用概述酸性催化剂是石油炼制与化学工业中使用较多的一类催化剂，如烃类的裂化、烃类的异构化、芳烃和烯烃的烷基化、烯烃的水合制醇、醇的脱水等反应都使用酸性催化剂。辛烷值测定仪AR+H2RH+AA+(RON:31)(RON:94)(RON:0)(RON:102)烃类裂解异构化AC2H4+(分子筛)由于这些反应产量AR(线性烷基苯)大，在收率上微小R+HF的增益就会带来巨+HF(高RON)大的经济效益。H2SO4烷基化

2、OHA+HOACH3CH2OHH2CCH22水合脱水中文名称：增塑剂英文名称：plasticizer定义：能降低高分子材料玻璃化转变温度并提高塑性的助剂。邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二辛酯OOH2SO4ORO+ROHOROO早期用硫酸、氢氟酸、磷酸等液体酸或三氯化铝等路易斯酸作为催化剂。这些酸都具有确定的酸强度、酸类型，而且在较低温度下有相当高的催化活性。从产品分离、设备腐蚀，尤其从环保方面考虑，使用固体酸催化剂替代HSO和HF等液体酸催化剂的工艺十分重要。24固体酸碱催化剂比均相催化剂有明显的优越性：固体酸碱催化剂容易与产物分离，又可反复使

3、用，在操作和工艺上要方便很多。不存在对反应系统的腐蚀问题，更无三废污染之虑。固体酸碱催化剂可通过对制备条件的选择和改变来控制它的酸碱性，以达到预期的反应活性和选择性。可以使用一个催化剂既具有酸性又具有碱性，即所谓双功能催化剂，用这种催化剂可以使同时需要酸碱中心的反应得以进行。本章主要探讨固体酸催化剂及其催化作用。一、固体酸碱的定义(1)Brönsted酸碱：能给出质子的物质称为Brönsted酸(简称B酸)或质子酸。能接受质子的物质称为Brönsted碱(简称B碱)。H+H+HPO/硅藻土+RNHPO¯/硅藻土+RNH+343243B

4、酸B碱B碱B酸RNH+是RN的共轭酸，HPO¯/硅藻土是HPO/硅藻土的共轭碱。332434(2)Lewis酸碱：能接受电子对的物质称为Lewis酸(简称L酸)。能给出电子对的物质称为Lewis碱(简称L碱)。ClRClRClAl+NRClAlNRClRClRL酸L碱酸碱络合物一个固体酸通常可以理解为一种能够使碱性指示剂变色或能使碱性物质在其上发生化学吸附的固体。严格的定义：一个固体酸其表面具有给出质子或接受电子对的倾向；一个固体碱则具有能接受质子或给出电子对的倾向。二、固体酸碱物质的分类固体酸的分类天然黏土类高岭土、膨润土、活性白

5、土、蒙脱土、天然沸石浸润类H2SO4、H3PO4等液体酸浸润于载体上，载体为SiO2、AlO、硅澡土23阳离子交换树脂活性炭在573K热处理金属氧化物和硫化物Al2O3,TiO2,CeO2,V2O5,MoO3,WO3,CdS,ZnS等金属盐MgSO4,SrSO4,ZnSO4,NiSO4,Bi(NO3)3,AlPO4,TiCl3,BaF等2复合氧化物SiO2-Al2O3,SiO2-ZrO2,Al2O3-MoO3,Al2O3-Cr2O3,TiO2-ZnO,TiO-VO,MoO-CoO-AlO,杂多酸，合成分子筛225323固体碱的分类浸润类NaOH、

6、KOH浸润于SiO2、Al2O3上；碱金属、碱土金属分散于SiO、AlO、炭、KCO上；2232RN、HN浸于AlO上；LiCO/SiO等3323232阴离子交换树脂活性炭在1173K热处理或用N2O、NH3活化金属氧化物MgO,BaO,ZnO,Na2O,K2O,TiO2,SnO2等金属盐Na2CO3,K2CO3,CaCO3,(NH4)2CO3,Na2WO4·2H2O,KCN等复合氧化物SiO2-MgO,Al2O3-MgO,SiO2-ZnO,ZrO2-ZnO,TiO2-MgO等分子筛用碱金属或碱土金属离子处理、交换的合成分子筛三、固体表面的酸碱性

7、质及其测定由于固体酸碱本身的特殊性，如固体表面结构上的差别以及不同区域的不均匀性，所以对固体酸碱性的量度，必须以类型(B或L)、总量(或浓度)、强度以及强度分布四个方面来综合描述才能完整地表征表面的酸碱性。所谓类型，是指在固体表面上的酸性是属于B型还是L型，或者说是质子型还是电子型，以及它们在固体表面上各占多少比例。由于催化反应往往敏感于表面酸的类型，故在实验上将它们区分和测量出来十分必要。测定酸的类型可以帮助了解催化过程的本质和催化剂表面的基本状况。例如：根据测量结果可以区分出，同样是酸性催化剂，AlO为强L酸而无B酸，SiO-AlO则

8、B酸L酸均有。23223目前测定B酸和L酸应用较广的是红外光谱法：将氨或吡啶吸附在固体样品上，在红外光谱上可发现有两组不同的吸附谱带