固体催化剂

更新时间:2022-06-25

(一)固体酸碱的分类(二)固体表面的酸、碱性质(三)固体酸碱的催化作用

基本信息

外文名Solid catalyst
组成部分活性组分、助催化剂及载体
性质不改变化学平衡
作用改变反应物化学反应速率
主要特性活性、选择性和稳定性

基本介绍

固体催化剂是现代催化技术发展的一个方向,其中最有代表性的当属固体酸、固体碱的工业化应用。

固体酸碱催化剂

(一)固体酸碱的分类

固体酸:具体定义是:能够给出质子或者接受电子对的固体谓之固体酸。

固体碱:能够接受质子或者给出电子对的固体谓之固体碱。

给出质子时叫质子酸(B酸),接受质子时叫质子碱(B碱);

如:

接受电子对时叫非质子酸(L酸),给出电子对时叫非质子碱(L碱),如:

Cl3Al+∶NR3→Cl3Al∶R3N

L酸 L碱 络合物

(二)固体表面的酸、碱性质

1、酸强度的概念,是指给出质子的能力(B酸强度)或接受电子对的能力(L酸强度)。对于固体酸来说,因为其表面上物种的活度系数是未知的,通常都是用酸强度函数H0表示。H0也称为Hammett函数。

则酸强度函数H0可表示:

H0=pKa+1g(a/[BH+]a)

若转变是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面,即:

[A]s+[∶B]a→[A∶B]

则H0可表示:

H0=pKa+1g([∶B]a/[A∶B])

H0越小酸强度越强;H0越大酸越弱。

2、固体碱的强度,定义为表面吸附的酸转变为共轭碱的能力,也定义为表面给出电子对于吸附酸的能力。

3、固体超强酸和固体超强碱

故固体酸强度H0<-11.9者谓之固体超酸或称超强酸(100%硫酸的酸强度H0为-11.9)。

固体超强碱是指它的碱强度用碱强度函数H—表示高于+26者。

(三)固体酸碱的催化作用

这类催化反应有如下特点:

1.酸位的性质与催化作用的关系

不同反应类型,要求酸催化剂的酸位性质和强度也不同。

大多数的酸催化反应是在B酸位上进行,单独的L酸位不显活性,存在协同效应

2.酸强度与催化活性和选择性的关系

3.酸量(酸浓度)与催化活性的关系

催化活性与酸量之间存在线性或非线性关系。

(四)大孔强酸性阳离子交换树脂

大孔强酸性阳离子交换树脂作为一种新型的固体酸催化剂,在现代有机合成反应中越来越受到重视,他有着浓硫酸无法比拟的优势。


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