【CN110003458A】一种负载型固体碱催化剂及其应用【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910355922.7
(22)申请日 2019.04.29
(71)申请人 中国科学院成都有机化学有限公司
地址 610041 四川省成都市高新区创业东
路高新大厦
(72)发明人 王公应 申小龙 刘绍英 李晨
王庆印
(74)专利代理机构 成都睿道专利代理事务所
(普通合伙) 51217
代理人 潘育敏
(51)Int.Cl.
C08G 64/30(2006.01)
(54)发明名称一种负载型固体碱催化剂及其应用(57)摘要本发明公开了一种负载型固体碱催化剂及其应用，所述催化剂用于制备异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物，所述催化剂包括载体，以及负载于所述载体表面的碱金属化合物；所述载体为碱土金属氧化物或/和稀土金属氧化物，所述碱金属化合物为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的卤化物、碱金属的硝酸盐、碱金属的醋酸盐中的一种。基于上述的负载型固体碱催化剂催化，以碳酸二苯酯和二羟基化合物为原料，经酯交换反应和缩聚反应合成异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物。该催化剂适用于多种聚碳酸酯的合成，具有很好的普适性；合成的聚碳酸酯材料具有较高的产率和品质，可显著提高企业经济
效益。权利要求书1页 说明书8页CN 110003458 A 2019.07.12
C N 110003458
A
权 利 要 求 书1/1页CN 110003458 A
1.一种负载型固体碱催化剂，其特征在于：所述催化剂包括载体，以及负载于所述载体表面的碱金属化合物；所述载体为碱土金属氧化物或/和稀土金属氧化物，所述碱金属化合物为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的卤化物、碱金属的硝酸盐、碱金属的醋酸盐中的一种。
2.根据权利要求1所述的负载型固体碱催化剂，其特征在于：所述碱金属化合物与所述载体的质量比为0.01～1：1。
3.根据权利要求1所述的负载型固体碱催化剂，其特征在于：所述碱金属的氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯中的一种或多种的混合；
所述碱金属的碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯中的一种或多种的混合；
所述碱金属的卤化物为卤化锂、卤化钠、卤化钾、卤化铯中的一种或多种的混合；
所述碱金属的硝酸盐为硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铯中的一种或多种的混合；
所述碱金属的醋酸盐为乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的负载型固体碱催化剂，其特征在于：所述碱土金属氧化物为氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化锶中的一种或多种的混合；
所述稀土金属氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化铕、氧化镱中的一种或多种的混合。
5.一种如权利要求1所述的负载型固体碱催化剂的制备方法，其特征在于：包括，
将所述碱金属化合物配置成水溶液，再将所述载体浸没于所述水溶液中，混合均匀，然后在60℃～120℃下蒸发干燥，得到前驱体，将所述前驱体于80℃～900℃下焙烧0.5～24h，得所述催化剂。
6.一种异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物的制备方法，其特征在于，基于如权利要求1或5所述的催化剂，以碳酸二苯酯和二羟基化合物为原料，经酯交换反应和缩聚反应合成异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物。
7.根据权利要求6所述的异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述催化剂与所述碳酸二苯酯质量比为0.001～5：100。
8.根据权利要求6所述的异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述酯交换反应的温度为80℃～200℃，反应体系的气压为1.01×105Pa，反应时间0.5h-5h；所述缩聚反应的温度为200℃～280℃,反应体系的气压大于0Pa小于等于5×102Pa，反应时间为0.5h-6h。
9.根据权利要求6所述的异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物的制备方法，其特征在于：所述二羟基化合物为乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,3-己二醇、1,7-庚二醇，2,2'-氧代二乙醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、聚四氢呋喃、1,3-环戊二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己二甲醇、1,10-葵二醇、2, 2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、异山梨醇、对苯二甲醇、三环葵烷二甲醇、双酚A和4,4-(9-芴)二苯酚中的一种或多种。
10.一种异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物，其特征在于：由权利要求6-9任一所述的异山梨醇基聚碳酸酯及其衍生物的制备方法制得。
2
催化剂常用制备方法
催化剂常用制备方法 固体催化剂的构成 ●载体（Al2O3 ） ●主催化剂（合成NH3中的Fe） ●助催化剂（合成NH3中的K2O） ●共催化剂（石油裂解SiO2-Al2O3 催化剂制备的要点 ●多种化学组成的匹配 –各组分一起协调作用的多功能催化剂 ●一定物理结构的控制 –粒度、比表面、孔体积 基本制备方法： ?浸渍法(impregnating) ?沉淀法(depositing) ?沥滤法(leaching) ?热熔融法(melting) ?电解法(electrolyzing) ?离子交换法(ion exchanging) ?其它方法 固体催化剂的孔结构 （1）比表面积Sg 比表面积：每克催化剂或吸附剂的总面积。 测定方法：根据多层吸附理论和BET方程进行测定和计算 注意：测定的是总表面积，而具有催化活性的表面积（活性中心）只占总表面的很少一部分。 内表面积越大，活性位越多，反应面越大。 （2）催化剂的孔结构参数 密度：堆密度、真密度、颗粒密度、视密度 比孔容（Vg）：1克催化剂中颗粒内部细孔的总体积. 孔隙率(θ):颗粒内细孔的体积占颗粒总体积的分数． (一) 浸渍法 ?通常是将载体浸入可溶性而又易热分解的盐溶液(如硝酸盐、醋酸盐或铵盐等)中进 行浸渍，然后干燥和焙烧。 ?由于盐类的分解和还原，沉积在载体上的就是催化剂的活性组分。 浸渍法的原理 ●活性组份在载体表面上的吸附
●毛细管压力使液体渗透到载体空隙内部 ●提高浸渍量（可抽真空或提高浸渍液温度） ●活性组份在载体上的不均匀分布 浸渍法的优点 ?第一，可使用现成的有一定外型和尺寸的载体材料，省去成型过程。（如氧化铝，氧 化硅，活性炭，浮石，活性白土等） ?第二，可选择合适的载体以提供催化剂所需的物理结构待性．如比表面、孔径和强 度等。 ?第三，由于所浸渍的组分全部分布在载体表面，用量可减小，利用率较高，这对贵 稀材料尤为重要。 ?第四，所负载的量可直接由制备条件计算而得。 浸渍的方法 ?过量浸渍法 ?等量浸渍法 ?喷涂浸渍法 ?流动浸渍法 1.1、过量浸渍法 ?即将载体泡入过量的浸渍液中，待吸附平衡后，过滤、干燥及焙烧后即成。 ?通常借调节浸渍液浓度和体积来控制负载量。 1.2、等量浸渍法 ?将载体与它可吸收体积相应的浸渍液相混合，达到恰如其分的湿润状态。只要混合 均匀和干燥后，活性组分即可均匀地分布在载体表面上，可省却过滤和母液回收之累。但浸渍液的体积多少，必须事先经过试验确定。 ?对于负载量较大的催化剂，由于溶解度所限，一次不能满足要求；或者多组分催化 剂，为了防止竞争吸附所引起的不均匀，都可以来用分步多次浸渍来达到目的。 1.3．多次浸渍法 ●重复多次的浸渍、干燥、焙烧可制得活性物质含量较高的催化剂 ●可避免多组分浸渍化合物各组分竞争吸附 1.4浸渍沉淀法 将浸渍溶液渗透到载体的空隙，然后加入沉淀剂使活性组分沉淀于载体的内孔和表面 (二) 沉淀法 ?借助于沉淀反应。用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转变为难溶化合物。经过分离、 洗涤、干燥和焙烧成型或还原等步骤制成催化剂。这也是常用于制备高含量非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂的一种方法。 ?共沉淀、均匀沉淀和分步沉淀 2.1、共沉淀方法 将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一个方法，可以一次同时获得几个活性组分且分布较为均匀。为了避免各个组分的分步沉淀，各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质
固体碱催化剂的研究进展
固体碱催化剂的研究进展 摘要：介绍了固体碱催化剂的种类及其特点，综述了固体碱催化剂的一些应用，着重介绍了固体碱催化剂在利用油脂酯交换反应生产生物柴油过程中的应用，并对固体碱催化剂的发展及应用作了展望。 关键词：固体碱催化剂种类及其特点油脂酯交换反应应用 前言 催化科学在国民经济中具有十分重要的意义,每种新催化剂和新催化工艺的研制成功都会引起包括化工、石油加工等重大工业在内的生产工艺上的改革，生产成本可以大幅度降低，并为改变人类生活习惯提供一系列新产品和新材料，其中对固体碱的应用较为突出。固体碱催化剂作为环境友好型催化剂，除对酯交换反应有良好的催化活性，与均相碱相比，固体碱有后处理简单，产物、催化剂、溶荆的分离同收比较容易，环保经济等优点，因此，在石油化工领域引起了人们越来越多的重视。 1 固体碱的定义、分类及特点 按照Bronsted和Lewis的定义，固体碱是指能够接受质子或给出电子对的固体物质，作为催化剂其碱位中心应具有极强提供电子或接受电子能力。一般可理解为足能够化学吸附酸的固体，也可理解为能够使酸性指示剂改变颜色的固体物质【1】。固体碱主要包括碱金属、碱土金属氧化物、阴离子交换树脂、水滑石及类水滑石固体碱、负载型固体碱、有机固体碱等。 1.1 碱金属、碱土金属氧化物 金属氧化物碱位主要来源于表面吸附水后产生的羟基和带负电的晶格氧。碱土金属化合物的催化活性与它们的碱性强弱有关，碱性越强催化活性越高，但碱性并不是唯一决定其催化活性的因素，作为非均相催化剂，它们在反应体系中的分散程度也对其催化活性有重要影响。碱土金属氧化物的比表面积较低；机 械强度较差；且易吸收H 2O和CO 2 ；催化剂均为粉状易使反应混和物形成淤浆， 不易分离；必须在高温和高真空条件下预处理才能表现出高催化活性，其碱强度与煅烧温度的高低有很大的关系，一般煅烧温度越高，越有利于得到强的碱性位。但温度过高催化剂晶跫改变也会影响催化效果。 1.2阴离子交换树脂 离子交换树脂是固体催化剂研究的一个重要分支。阴、阳离子交换树脂均可作为制备生物柴油的催化剂。在固体强碱性阴离子交换树脂为催化剂进行油脂的酯交换的过程中，催化剂具有易分离回收、可重复利用、不污染最终产品和反应条件温和等优点。使用强碱性阴离子交换树脂作催化荆虽然有诸多优点，但仍存在许多不足之处，如阴离子交换树脂为催化剂，反应一段时间后，树脂容易失活，这是因为阴离子交换树脂必须具有S(OH-)才具有活性，它的前处理过程需要用酸碱反复浸泡以使其活化；作为催化剂，树脂用量较难定，这主要与树脂碱性有关；树脂的再生步骤还有待改进；阴离子树脂只能在低温(60℃以下)
催化剂制备方法
催化剂制备 共沉淀法 按照Co3O4和CeO2在催化剂中的比例，计算出所需0.5mol/L Ce(NO3)3溶液的体积和Co(NO3)2?6H2O 的质量。将钴、铈的硝酸盐混合溶液与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH 值在8.5～9.5 之间。在室温下搅拌 3 小时。按50mL 蒸馏水/g.cat 的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24 小时，一定温度下焙烧5 小时，制得不同比例的钴、铈混合氧化物催化剂。 浸渍法 考察制备方法对催化剂的活性影响时，用到了浸渍法，具体步骤如下：取一定量的0.5mol/L Ce(NO3)3溶液，与沉淀剂碳酸钠并流滴定。沉淀过程中，始终保持沉淀液的pH值在8.5～9.5之间。在室温下搅拌3小时。按50mL蒸馏水/g.cat的比例用80℃蒸馏水洗涤三次，在80℃下干燥24小时，得到CeO2载体的前驱体。按比例取一定量的Co(NO3)2?6H2O，采用等体积浸渍方法将Co(NO3)2溶液浸渍于载体前驱体上，再于室温下放置过夜。一定温度下焙烧5小时，制得Co3O4-CeO2催化剂。 活性 原料气空速为40,000ml/h gcat。原料组成为：1 vol.% O2，1 vol.% CO，50 vol.% H2，N2平衡气；Co3O4-CeO2催化剂的制备方法及钴含量、焙烧温度等制备条件对催化剂的活性有很大影响，本实验范围内的最佳条件为：共沉淀法制备，Co3O4含量为80wt.%，焙烧温度为350℃，采用氧化预处理。
从图4-4 至图4-6 可见，共沉淀法制备的催化剂活性明显好于浸渍法的催化剂。共沉淀法的15wt.%Co3O4-CeO2在175℃时达到100%的CO 转化率，而浸渍法的15wt.%Co3O4-CeO2在200℃实现CO 的完全转化。图4-6 显示浸渍法制得的催化剂选择性略好于共沉淀法，但若对比在相同CO 转化率时的选择性，则可看出制备方法对选择性没有明显的影响 二 催化剂酌制备 溶胶一凝胶法 采用溶胶一凝胶法制备介孔ceO，载体．首先向不断搅拌的十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)(36．5g／L)溶液中加人一定量的氨水(20％)，直到获得澄清透明的模板剂溶液．将硝酸铈溶液(43．4 g／L)逐滴加入到模板剂溶液中，并在强烈搅拌的情况F使其混合均匀．用氨水将上述溶液的pH值调到11左右。然后搅拌至形成溶胶．将溶胶移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢晶化釜内，100℃晶化5 d，过滤分离出固体产物，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，于80℃烘箱中干燥24 h，然后在马弗炉中以5℃／min的速率升温至450℃煅烧4 h，制得介孔Cc02．非介iL CeCh(non—meso—Ce02)载体与介孔CeO：载体制备过程相同，但
固体催化剂制备原理与技术
1.催化剂的发展离不开催化新材料的开发，例如非晶态材料、纳米材料和介孔分子筛的合成和大量的应用实践。同时，催化科学还有催化剂表征技术的发展。 2.非晶态材料：非晶态材料也叫无定形或玻璃态材料, 这是一大类刚性固体,具有和晶态物质可相比较的高硬度和高粘滞系数。 普通玻璃是固体吗？你一定会说，当然是固体。其实，它不是处于固态（结晶态）。对这一点，你一定会奇怪。 这是因为玻璃与晶体有不同的性质和内部结构。 你可以做一个实验，将玻璃放在火中加热，随温度逐渐升高，它先变软，然后逐步地熔化。也就是说玻璃没有一个固定的熔点。此外，它的物理性质也“各向同性”。这些都与晶体不同。 经过研究，玻璃内部结构没有“空间点阵”特点，而与液态的结构类似。只不过“类晶区”彼此不能移动，造成玻璃没有流动性。我们将这种状态称为“非晶态”。严格地说，“非晶态固体”不属于固体，因为固体专指晶体；它可以看作一种极粘稠的液体。因此，“非晶态”可以作为另一种物态提出来。 除普通玻璃外，“非晶态”固体还很多，常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。 纳米材料：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。 介孔分子筛：介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料。介孔材料的研究和开发对于理论研究和实际生产都具有重要意义。 它具有其它多孔材料所不具有的优异特性：具有高度有序的孔道结构；孔径单一分布，且孔径尺寸可在较宽范围变化；介孔形状多样，孔壁组成和性质可调控；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性。它的诱人之处还在于其在催化，吸附，分离及光，电，磁等许多领域的潜在应用价值。 3.催化剂颗粒三重结构：crystal（晶体，可以使无孔或有规则孔道的）→grain（晶粒，若干晶体组成）→particle（颗粒） 4.固体催化剂的分类：所催化的反应物质一般是流体（液体或气体），与反应物不处于同一相中，因此为非均相催化剂。区别于均相催化剂（催化剂与反应物处于同一相） 第二章金属氧化物类 绝大多数固体催化剂都是通过溶液制备的。对溶液来说，溶质的结晶与温度和溶质的浓度有关。结晶→过饱和。 过饱和区中，沉淀成粒子分两步：成核、晶粒生长。 沉淀法，氢氧化物和碳酸盐是比较理想的沉淀物。因为1.过渡金属的这些盐类的溶解度很低，能达到很高的过饱和度，是沉淀获得的粒子比较细2.用加热的方法可以使之很容易分解得到对应高表面积氧化物而没有留下毒物（硫酸盐分解
固体碱催化剂制备生物柴油
固体碱催化剂制备生物柴油 摘要：固体碱催化剂用于酯交换反应制备生物柴油有易分离、流程简单的优点。通过金属氧化物活性筛选，发现氧化钙具有很好的酯交换反应活性。将乙酸钙溶液等体积浸渍负载于碱性载体MgO上，并煅烧得到了氧化钙负载量为16．5％(质量)的ca0／MgO混合氧化物催化剂，其在油脂甲醇酯交换反应制备生物柴油的过程中具有高的反应活性。在64.5℃、醇油比18：1、催化剂用量2％、反应3.5 h 条件下，油脂转化率为92％，接近传统的液体强碱Na0H的催化能力。用XRD、AAS、一TPD等对制得的系列催化剂进行了表征，发现催化剂的碱强度对酯交XPS、CO 2 换反应有着重要的影响。通过选择合适的载体、含钙前驱体和氧化钙负载量可以增加负载型氧化钙催化剂的强碱性位，提高催化剂的反应活性。 关键词：生物柴油；固体碱催化剂；氧化钙催化剂 1.固体碱催化剂 1.1.固体碱催化剂概述 随着环保意识的加强以及绿色化学的发展，人们越来越重视环境友好的催化新工艺过程，同体酸碱代替液体酸碱在精细化上生产过程中的应用研究越来越广泛。与液体碱相比，固体碱具有如下优点：(1)可循环使用，环境友好，无腐蚀，避免使用极性溶剂或相转移剂；(2)高选择性，高催化活性，反应条件温和，产物易于分离；(3)可使反应工艺过程连续化，提高设备的生产能力；(4)可在高温 的反应可继续进行，而一般情甚至气相中反应。在固体酸催化条件下，生成CO 2 况下CO 会毒化催化剂。 2 生物柴油是指以动植物油脂为原料，与低碳醇经过酯交换反应而得到的长链脂肪酸酯类化合物，是一种柴油替代燃料，它具有十六烷值高、硫含量低、可被生物降解等优点。 工业化生产生物柴油的方法，一般采用苛性碱(如NaOH、KOH等)为催化剂进行酯交换反应。该方法对设备的抗酸碱腐蚀能力要求高；催化剂分离过程复杂，需要经过酸中和、洗涤、静置(或离心)分离等系列步骤；产品洗涤过程中产生大量的含盐废水。 固体催化剂具有容易分离的特点，已报道的酯交换固体催化剂包括碱土金属氧化物、负载型碱金属氧化物、碱土金属碳酸盐等。CaO是研究较多的固体碱催化剂体系，但实际用于酯交换制备生物柴油还需要克服很多困难。Gryglewicz 曾报道采用固体CaO催化菜籽油甲醇酯交换反应，但催化反应活性明显低于液体碱催化剂。为了提高反应活性，Reddy等采用纳米CaO粉体(平均20nm)进行反应，得到了较高的催化反应活性。采用单纯的Ca0固体颗粒作催化剂，其机械强度差，容易形成悬浮胶液，过滤困难。 作者的前期工作中制备了系列的负载型氧化钙催化剂，其含钙活性物相负载后的平均晶粒度约20nm，有相当的酯交换催化反应活性，机械强度较好，容易过滤分离。为了进一步研究钙系催化剂的化学作用原理，本文中比较了系列纯氧化
固体催化剂的制备
固体催化剂的制备 姓名：筵丽娜 班级：化工101 学号：04
固体催化剂的组成：固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成。 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 制备合格的固体催化剂，通常要经过制备（使之具有所需的化学组分）、成型（使其几何尺寸和外形满足要求）和活化（使其化学形态和物理结构满足活泼态催化剂的要求）等步骤。 一制备方法: 1、浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。 浸渍方法有： ①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用； ②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作； ③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解度不大的情况，也可用来依次浸载若干组分，以回避组分间的竞争吸附； ④流化喷洒浸渍法，浸渍溶液直接喷洒到反应器中处在流化状态的载体颗粒上，制备完毕可直接转入使用,无需专用的催化剂制备设备; ⑤蒸气相浸渍法，借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将它负载到载体表面上，但活性组分容易流失，必须在使用过程中随时补充。 2、沉淀法 用沉淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶或不溶化合物，经分离、洗涤、干燥、煅烧、成型或还原等工序，制得成品催化剂。广泛用于高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体。 沉淀法有： ①共沉淀法,将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次操作可以同时得到几个组分，而且各个组分的分布比较均匀。如果组分之间形成固体溶液，那么分散度更为理想。为了避免各个组分的分步沉淀,各金属盐的浓度沉淀剂的浓度、介质的pH值及其他条件都须满足各个组分一起沉淀
催化剂制备方法大全
催 化 剂 的 制 备 方 法 与 成 型 技 术 总 结 应用化学系1202班 王宏颖 2012080201
催化剂的制备方法与成型技术 一、固体催化剂的组成： 固体催化剂主要有活性组分、助剂和载体三部分组成： 1.活性组分：主催化剂，是催化剂中产生活性的部分，没有它催化剂就不能产生催化作用。 2.助剂：本身没有活性或活性很低，少量助剂加到催化剂中，与活性组分产生作用，从而显著改善催化剂的活性和选择性等。 3.载体：载体主要对催化活性组分起机械承载作用，并增加有效催化反应表面、提供适宜的孔结构；提高催化剂的热稳定性和抗毒能力；减少催化剂用量，降低成本。 目前，国内外研究较多的催化剂载体有：SiO2，Al2O3、玻璃纤维网（布）、空心陶瓷球、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、活性炭，Y、β、ZSM-5分子筛，SBA-15、MCM-41、LaP04等系列载体。 二、催化剂传统制备方法 1、浸渍法 （1）过量浸渍法 （2）等量浸渍法（多次浸渍以防止竞争吸附） 2、沉淀法（制氧化物或复合氧化物）（注意加料顺序：正加法或倒加法，沉淀剂 加到盐溶液为正，反之为倒加） （1）单组分沉淀法 （2）多组分共沉淀法 （3）均匀沉淀法（沉淀剂：尿素） （4）超均匀沉淀法 （NH4HCO3和NH4OH组成的缓冲溶液pH=9） （5）浸渍沉淀法 浸渍沉淀法是在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法发展起来的，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍单元操作完成后，加热升温使待沉淀组分沉积在载体表面上。此法，可以用来制备比浸渍法分布更加均匀的金属或金属氧化物负载型催化剂。 （6）导晶沉淀法 本法是借晶化导向剂（晶种）引导非晶型沉淀转化为晶型沉淀的快速有效方法。举例：以廉价易得的水玻璃为原料的高硅酸钠型分子筛，包括丝光沸石、Y型、X型分子筛。 3、共混合法 混合法是将一定比例的各组分配成浆料后成型干燥，再经活化处理即可。如合成气制甲醇用的催化剂就是将氧化锌和氧化铬放在一起混合均匀（适当加入铬
关于固体催化剂的讨论与分析
关于固体催化剂的讨论与分析 催化剂在化学反应中引起的作用叫催化作用。固体催化剂在工业上也称为触媒。催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化;它和反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(或专一性)。一种催化剂并非对所有的化学反应都有催化作用，例如二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用，加快化学反应速率，但对其他的化学反应就不一定有催化作用。某些化学反应并非只有唯一的催化剂，例如氯酸钾受热分解中能起催化作用的还有氧化镁、氧化铁和氧化铜等等，氯酸钾制取氧气时还可用红砖粉或氧化铜等做催化剂。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。 工业固体催化剂除必须具备尽可能高的活性、好的选择性以及长期稳定外，还必须具备较高的机械强度和良好的传热、传质、流体力学性质。 (1)活性 催化剂的活性是判断催化高低的标准。工业生产中常以在给定条件下，单位体积（或重量）催化剂在单位时间内所生成物重量，即所谓空时收率来表示活性。为了方便起见，常用在一定反应条件下（温度、反应物、浓度、空速等都固定）反应物转化的百分率（简称为转化率）来表示活性的大小。 (2)选择性 当化学反应在一定条件下可能有几个反应方向时，通常希望一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应方向其加速作用，这种专门对某一个人化学反应起加速作用的性能，称为催化剂的选择性。 (3)耐热和抗毒稳定性 耐热性：由于工业生产中操作条件不可能控制得十分精确，例如开工，停工时，操作温度会有变动，同时催化剂长期处于较高温度下，活性组分晶粒会因烧结而变大，使催化活性降低。因此工业催化剂需要有较宽温度范围的耐热性。 抗毒性：和实验室研究所用催化剂不同，工业催化剂所处理的原料往往含有较多的杂质，彻底清除这些杂质常常是不可能或是不经济的，因此工业催化剂需要较高的抗毒性，为此有时甚至还要牺牲一些活性 (4)机械强度
新型固体酸催化剂的设计、制备及其在烷基化反应中的应用研究
新型固体酸催化剂的设计、制备及其在烷基化反应中的应用研究【摘要】：苯与长链烯烃烷基化反应制得的直链烷基苯、二苯醚与烯烃烷基化反应生成的烷基二苯醚是两类重要的工业反应中间体，它们经进一步的磺化、中和过程生产的烷基苯磺酸盐和烷基二苯醚磺酸盐是优良的阴离子表面活性剂，是现代合成洗涤剂工业产品中的主要成分。为适应当代环境保护的要求，化学工业必须走可持续发展之路，这就要求这两类工业烷基化反应采用新型的环境友好催化剂以取代传统的液体酸催化剂，同时提高产品的质量，增加可生物降解的直链烷基苯2位和3位异构体选择性，防止洗涤废液对环境造成污染。取代传统液体酸催化体系的途径，主要集中在催化剂的选择上，其中包括多种无机固体酸和有机固体酸，目前这些固体酸催化材料存在的主要缺点是反应选择性不高、反应条件苛刻以及催化剂失活等问题。本论文工作选取了氧化锆固体超强酸、离子液体和负载杂多化合物三种类型的催化材料加以研究。考察制备过程中各种影响因素的作用，并对所制备的催化剂进行傅立叶变换红外光谱、差热-热重、比表面与孔径分布、X射线粉末衍射等表征，通过利用氨气吸附红外光谱、氨气吸附-程序升温脱附等手段研究了固体酸的酸性质；将所制备的新催化材料应用于苯／二苯醚的烷基化反应，研究反应过程中各种条件参数的影响，以期达到提高反应转化率和异构体产物的选择性、提升产品质量、优化反应条件，以及催化剂高效优质的研究目的。研究的主要内容及基本结论如下：1．氧化锆固体超强酸的制备与催化芳香
族化合物与长链烯烃的烷基化反应研究，考察了锆源的选择、水解的温度、锆盐沉淀过程碱性物种的选择和滴加速度、碱化过程中的pH 值、沉淀陈化的温度和时间、氯离子存在与否、酸促进剂的种类和浓度、酸处理氧化锆的方式和时间、煅烧温度和时间等合成条件对最终制备的样品的催化性能的影响，其结果证明pH值、氧化锆的晶型、酸促进剂的浓度和处理时间、煅烧的温度和时间是制备过程中的关键因素，对催化剂的活性起决定性作用。在苯与1-十二烯的烷基化反应中，以氧摘要化错固体超强酸作为催化剂，设定条件参数为苯与1一十二烯的摩尔比10，353K，常压下反应1小时可得最好的实验结果。反应转化率100%，产品直链度100%，2位与3位异构体选择性高于60%，并克服了固体超强酸一次使用完全失活的缺点;在二苯醚与1一十二烯的烷基化反应中，在醚烯摩尔比5，温度343K、常压的反应参数下反应2小时得最佳的实验结果，反应转化率到达了67%以上，产物为单取代烷基二苯醚单一产品，均优于目前使用的无水三氯化铝催化剂;2.离子液体催化苯、二苯醚与1一十二烯的烷基化反应，设计合成了胺盐类、咪哇类阳离子与Aic卜一、Fea4-、PFe’、B凡‘、5042一、c几503一等阴离子两两组合而成的催化体系，研究不同阴阳离子的摩尔配比对离子液体催化剂催化性能的影响，得出在氯铝酸盐离子液体中，阴阳离子的摩尔比例为2的离子液体具有低温高活性的特点。氯铝酸盐阴离子组成的离子液体催化剂可在室温、常压条件下在1分钟内催化苯与1一十二烯的烷基化反应，原料中苯与1一十二烯的摩尔比例为10，单取代产品的直链度达到100%，2、3
催化剂的设计
存檔日期：存檔編號: 北京化工大學 研究生課程論文 課程名稱：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 課程代號：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 任課教師：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日 專業：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 學號：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成績：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
提高中光催化水分解光催化材料效率的半導體異質結型催化劑CaFe2O4–PbBi2Nb1.9W0.1O9設計 一、設想的描述 1、光催化水分解的目的及應用價值。 氫能已被普遍認為是一種理想、無污染的綠色能源，其燃燒值高且燃燒後唯一的產物是水，對環境不會造成任何污染，因此，氫能開發是解決能源危機和環境問題的理想途徑。在眾多氫能開發的手段和途徑中，通過光催化劑，利用太陽能光催化分解水制氫是最為理想和最有前途的手段之一；而開發高效、廉價的實用光催化劑是實現這一過程的關鍵，也成為當前國際能源材料領域的研究熱點之一。 2、光催化分解水反應機理 像其他的催化反應一樣,光催化水的分解開始當一個半導體催化劑開始吸收比它的帶隙能量強的光子。這些吸收使得處於導帶的電子被激發並且在半導體的價電子帶產生了空穴就像圖1展示的那樣。[1]光電子和空穴氧化和還原水，產生了2：1混合著的氫氣和氧氣通過以下的反應。 氧化反應：H2O + 2h+→2H+ + 1/2O2(1) 還原反應：2H+ + 2e?→H2 (2) 總的反應方程式：H2O →H2 + 1/2O2 (3) 總的反應方程包括四個電子轉移（每生成摩爾氧氣）通常是通過金屬和金屬氧化物助催化劑（在圖中用cat1和cat2表示）附著在半導體表面。這些助催化劑為催化反應提供電子和反應的活性中心。[2]這個反應包括標準Gibbs自由能變化△G=237KJ/mol（1.23eV每轉移一個電子）。實際上，一些超電勢可以加速
催化剂的制备方法及成型
催化剂的制备方法及成型 一催化剂的制备方法 1.1浸渍法 将含有活性组分（或连同助催化剂组分）的液态（或气态）物质浸载在固态载体表面上。此法的优点为：可使用外形与尺寸合乎要求的载体，省去催化剂成型工序；可选择合适的载体，为催化剂提供所需的宏观结构特性，包括比表面、孔半径、机械强度、导热系数等；负载组分仅仅分布在载体表面上，利用率高，用量少，成本低。广泛用于负载型催化剂的制备，尤其适用于低含量贵金属催化剂。 影响浸渍效果的因素有浸渍溶液本身的性质、载体的结构、浸渍过程的操作条件等。浸渍方法有：①超孔容浸渍法,浸渍溶液体积超过载体微孔能容纳的体积,常在弱吸附的情况下使用；②等孔容浸渍法，浸渍溶液与载体有效微孔容积相等，无多余废液，可省略过滤，便于控制负载量和连续操作；③多次浸渍法，浸渍、干燥、煅烧反复进行多次，直至负载量足够为止，适用于浸载组分的溶解度不大的情况，也可用来依次浸载若干组分，以回避组分间的竞争吸附；④流化喷洒浸渍法，浸渍溶液直接喷洒到反应器中处在流化状态的载体颗粒上，制备完毕可直接转入使用,无需专用的催化剂制备设备;⑤蒸气相浸渍法，借助浸渍化合物的挥发性，以蒸气相的形式将它负载到载体表面上，但活性组分容易流失，必须在使用过程中随时补充。 1.2沉淀法 用淀剂将可溶性的催化剂组分转化为难溶或不溶化合物，经分离、洗涤、干燥、煅烧、成型或还原等工序，制得成品催化剂。广泛用于高含量的非贵金属、金属氧化物、金属盐催化剂或催化剂载体。沉淀法有： ①共沉淀法,将催化剂所需的两个或两个以上的组分同时沉淀的一种方法。其特点是一次操作可以同时得到几个组分，而且各个组分的分布比较均匀。如果组分之间形成固体溶液，那么分散度更为理想。为了避免各个组分的分步沉淀,各金属盐的浓度、沉淀剂的浓度、介质的pH值及其他条件都须满足各个组分一起沉淀的要求。 ②均匀沉淀法,首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，造成一个十分均匀的体系，然后调节温度，逐渐提高pH值，或在体系中逐渐生成沉淀剂等，创造形成沉淀的条件，使沉淀缓慢地进行，以制取颗粒十分均匀而比较纯净的固体。例如，在铝盐溶液中加入尿素，混合均匀后加热升温至90～100℃,此时体系中各处的尿素同时水解，放出OH-离子： 于是氢氧化铝沉淀可在整个体系中均匀地形成。 ③超均匀沉淀法,以缓冲剂将两种反应物暂时隔开，然后迅速混合，在瞬间内使整个体系在各处同时形成一个均匀的过饱和溶液，可使沉淀颗粒大小一致，组分分布均匀。苯选择加氢的镍／氧化硅催化剂的制法是：在沉淀槽中，底部装入硅酸钠溶液，中层隔以硝酸钠缓冲剂，上层放置酸化硝酸镍，然后骤然搅拌，静置一段时间，便析出超均匀的沉淀物。 ④浸渍沉淀法,在浸渍法的基础上辅以均匀沉淀法，即在浸渍液中预先配入沉淀剂母体，待浸渍操作完成后加热升温，使待沉淀组分沉积在载体表面上。 混合法多组分催化剂在压片、挤条等成型之前,一般都要经历这一步骤。此法设备简单，操作方便，产品化学组成稳定，可用于制备高含量的多组分催化剂，尤其是混合氧化物催化剂，但此法分散度较低。 混合可在任何两相间进行，可以是液-固混合(湿式混合)，也可以是固-固混合（干式混合）。混合的目的：一是促进物料间的均匀分布，提高分散度；二是产生新的物理性质(塑性)，便于成型，并提高机械强度。
固体催化剂常规制备方法的研究进展
固体催化剂常规制备方法的研究进展 发表时间：2018-08-31T13:59:25.403Z 来源：《防护工程》2018年第8期作者：袁巅宋有亮侯红英 [导读] 本文主要针对固体催化剂常规制备方法展开分析，思考了固体催化剂常规制备方法的研究的情况和研究进展，希望可以为今后的固体催化剂常规制备方法的研究提供参考。 袁巅宋有亮侯红英 中国石油天然气股份有限公司抚顺石化公司催化剂厂辽宁抚顺 113001 摘要：本文主要针对固体催化剂常规制备方法展开分析，思考了固体催化剂常规制备方法的研究的情况和研究进展，希望可以为今后的固体催化剂常规制备方法的研究提供参考。 关键词：固体催化剂；常规制备；研究 前言 在固体催化剂常规制备方法方面，很多学者都进行了研究，所以，提高固体催化剂常规制备方法的效果，一定要掌握更加全面的制备的方法和制备的措施。 1、催化剂制备的一般技术和方法 化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程里都采用催化剂。例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。 1.1浸渍法 这种方法简单易操作，浸渍法在制备催化剂的过程中具体又分为两种具体方法，分别是过量浸渍法和等体积浸渍法，这两种方法的区别在于载体的体积和浸渍液的体积是否相同，过量浸渍法中浸渍液的体积要大于载体的体积，而等体积浸渍法中二者的体积是相同的，这二者方法中等体积浸渍法更为常用，其优点是更为简单易行。 1.2沉淀法 其主要过程是将金属盐水溶液例如硝酸盐（首选）和沉淀剂例如氨水放入搅拌罐中变为固体沉淀，然后通过洗涤、过滤、干燥、煅烧等过程制成催化剂的方法，目前已经发明了更为先进的均匀沉淀法以及超均匀沉淀法等。例如利用该法制备Y-Al2O?，其用途很广，稳定好，被广泛应用于载体。在60度左右的温水中对工业硫酸产品的粉碎体进行溶解处理，形成密度为1.21-1.23左右的AI2（SO4）3的溶液，然后另外配置20%左右的碳酸钠溶液，分别加热均达到50度―60度，然后对其进行混合，PH控制在5左右，然后经过搅拌形成氢氧化铝沉淀物，对沉淀物和沉淀液进行分离，将沉淀物进行洗净之后放入温度在60度左右的氨水中进行陈化处理，经反复的洗涤和沉淀后，将沉淀物在100度上下的环境中进行干燥处理，然后在500度的温度下进行6个小时左右的焙烧，得到Y-Al2O?催化剂。 1.3熔融法 熔融法是催化剂的制备过程中是一种相对较为重要的技术和方法，熔融法，顾名思义就是利用高温然后将金属或者金属氧化物进行熔融，使之变为较为均匀的混合物以及固溶体，经冷却后进行粉碎以及其他处理工序得到催化剂。利用这种方法制成的催化剂具有多方面的优势，但是其缺点也是较为明显的，那就是耗能较高，成本较大。 2、固体催化剂常规制备方法的研究进展 2.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法又称胶体化学法，是指金属化合物（无机或有机）经过溶液、溶胶和凝胶而固化，再经过热处理而形成氧化物或其他固体化合物的方法。采用溶胶凝胶法可以使无定形或介态的氧化物达到分子级混合，活性组分（金属或金属氧化物）能够有效地嵌入网状结构，不易受到外界影响而聚合长大，有利于提高催化剂的稳定性和分散性。 溶胶-凝胶法在催化剂制备中得到了广泛的应用。李永锋等用溶胶-凝胶法制备负载型钨磷酸催化剂。研究结果表明，与浸渍法制备HPWA/SiO2催化剂相比，溶胶-凝胶法制备的催化剂具有酸催化功能，并能够更好地防止钨磷酸活性中心在水相反应中的流失。夏智军等以正硅酸乙酯为硅源，采用溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢合成乙二醇的Cu/SiO2催化剂。结果表明，溶胶-凝胶法制备的Cu/SiO2催化剂中有层状硅酸铜形成，铜物种均匀分布在载体SiO2催化剂上，易被还原，活性较高。Tiwari等首先制备出氢氧化镍凝胶，然后经干燥焙烧制取纳米氧化镍，通过改变焙烧温度制得粒径在5~9nm的纳米氧化镍。有研究人员采用过氧钛酸溶胶法来制备TiO2纳米薄膜光催化剂。Keshmiri等通过粉末改进溶胶-凝胶的方法制备了TiO2纳米薄膜，制得的TiO2光催化薄膜煅烧后表现出了较高的光催化活性。此外，溶胶-凝胶法在纳米氧化锌催化剂、纳米AuTiO2催化剂以及稀土钙钛矿催化剂等催化剂的制备中都有应用。 目前，溶胶-凝胶法已经在催化剂制备领域获得了大量的研究和应用，但也仍存在制备成本较高、工艺过程较长、凝胶后处理条件对制品影响较大以及一些工艺原料可能对人体及环境有害等缺点，如何进一步改良溶胶-凝胶技术，克服上述的缺点，扩大其工业应用范围也是今后研究的重点之一。 2.2微波法 20个世纪80年代以来，微波技术在催化领域中的应用获得了较快发展，经过多年的研究开发，微波法已成为了催化剂制备和活化的一种重要新方法。目前，微波法在催化剂制备方面的主要应用有：（1）分子筛的合成；（2）在催化剂载体上负载活性组分；（3）载体的改性及新材料的合成。 （1）分子筛的合成 传统的分子筛合成方法主要为水热合成法，随着对微波技术在催化剂制备方面研究的不断深入，研究者开始将微波用于分子筛的合成与处理。许多研究表明，用微波能够合成出A型、X型、Y型、ZSM-5型等多种分子筛，并且还发现微波辐射可明显改善反应体系中的传质和传热，不仅能够简化工艺，还能缩短反应时间，降低能耗。微波辐射还能使产品的物化性能有较大程度的改善，容易制得纯度高、结晶度好的分子筛。 介孔分子筛比传统的微孔分子筛具有更大的孔径，并可通过选择合适的模板剂调节孔径的大小，微波制备介孔分子筛是近年来研究的
固体碱性催化剂材料的应用
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/321042835.html, 固体碱性催化剂材料的应用 作者：伍浩鹏 来源：《科技风》2016年第20期 摘要：使用固体催化剂能够有效避免可溶解性的催化剂导致的麻烦，能够较容易地分立 产物和反应物并且不对环境造成破坏，固体酸碱性催化剂的应用尤为广泛，其中固体碱性催化剂的优势是其它固体或者液体催化剂所无法比的，固体碱性催化剂能够有效分立催化剂和溶剂，更重要的是不具有腐蚀性，但是有关专家对其研究甚少，笔者在这里探讨固体碱性催化剂材料的应用。 关键词：固体；碱性催化剂；材料；应用 目前，受到环境保护主题的影响，工业生产中如何有效保护环境成为热点问题，环境友好催化剂也就越来越受到关注。固体碱性催化剂有着高活性、反应条件低、易于分离产物及保护环境的优势，逐渐发展成为未来的环境友好型催化剂。大量的研究实践证明，很多化学反应都需要在碱性的环境下开展，特别对于精细化工等方面，人们对固体碱性催化剂的热情逐渐被点燃，对固体碱性催化剂的研究及应用，本文主要探讨一下几个方面。 1 KF型固体碱 KF型固体碱的研究比较早，通常其制成方法是把KF分散在各种各样的载体上例如像NaY沸石，、等等。实际上在1986年Ando等人就早就使用KF作为催化剂开展了苯酚邻甲酞化实验。Villemin等人也开始使用作为催化剂，在在氧化剂碘存在 下用烯烃和活泼亚甲基化合物反应合成了环丙烷衍生物。他们这一实验都给药物活性的环丙烷基二麟酸四乙醋的合成打下了基础。通过使用催化剂苯甲醛和丙二酸的反应观察发现，最终实验产物对象的收率很高，不同于之前使用的机碱，固体碱性催化剂省去了酸洗、水洗及干燥等步骤，操作方便，并且能够有效和产物对象分离开，避免了废弃碱液的排放。固体碱性催化剂可以被重复使用达到八次，稳定性好，是比较受欢迎的能够起到保护环境的催化剂。 之后，龚成斌等研究者针对以N为载体的新种类的固体碱也开展了探究，并且发现，这 种新型的固体碱的碱性强度是9.3-15之间的时候和经常被使用的固体碱有同样的催化强度。但是通过进行金属钠或者苯基钠的实验也可以制成有同样碱性强度的达到27以上的固体超强碱。同样在进行缩合反应的时候，其催化性能也很好，这一新领域值得学者们继续探讨。 2 含磷型固体碱 含磷型的固体碱使用比较少，属于新兴的，一般情况下，磷的存在形态是无机机态的就像、等等。当然，也有以有机磷为基础形式存在的。例如，曹胜利等人之前使用作为碱，有效催化了亚甲基化合物和卤代烷并得到了烷基化反应，此外，他们为了能够观察无水磷酸钾使用
固体酸催化剂的发展及应用文献综述
工业催化文献综述 固体酸催化剂的发展及应用 专业：化学工程与工艺 班级： 学生学号： 学生姓名： 完成时间： 1
一、引言 催化剂（catalyst）:是一种能够改变化学反应速度，而它本身又不参与最终产物的物质。：随着环境意识的加强以及环境保护要求的日益严格，，液体催化剂已完全满足不了化工产品的发展要求，然而新型固体酸催化剂却弥补了当前的一些不足，固体酸催化剂已成为催化化学的一个研究热点。与液体酸催化剂相比，固体酸催化反应具有明显的优势，固体酸催化在工艺上容易实现连续生产，不存在产物与催化剂的分离及对设备的腐蚀等问题。并且固体酸催化剂的活性高，可在高温下反应，能大大提高生产效率。还可扩大酸催化剂的应用领域，易于与其他单元过程耦合形成集成过程，节约能源和资源。关键词：固体酸催化剂 摘要：通过固体孙催化剂在有机合成反应中的应用，说明固体酸催化剂的优越性，介绍了固体酸催化剂技术应用的进展，指出了固体酸催化剂应用存在的主要问题 1固体酸催化剂的定义及分类 1.1定义 一般而言，固体酸可理解为凡能碱性指示剂改变颜色的固体，或是凡能化学吸附碱性物质的固体。按照布朗斯泰德和路易斯的定义，则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体。 固体酸是催化剂中的一类重要催化剂，催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位，称酸中心。它们多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能不同于含过渡元素的氧化物催化剂。这类催化剂广泛应用于离子型机理的催化反应，种类很多。此外，还有润载型固体酸催化剂，是将液体酸附载于固体载体上而形成的，如固体磷酸催化剂。 1.2固体酸的分类 （1）固载化液体酸HF/Al2O3,BF3/AI2O3,H3PO4/硅藻土 （2）氧化物简单Al2O3,SiO2,B2O3,Nb2O5 复合Al2O3-SiO2,Al2O3/B2O3 （3）硫化物CdS ZnS 2 （4）金属磷酸盐AlPO4,BPO 硫酸盐Fe2(SO4)3,Al2(SO4)3,CuSO4
催化剂设计
存档日期：存档编号: 北京化工大学 研究生课程论文 课程名称：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 课程代号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日 专业：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成绩：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
提高中光催化水分解光催化材料效率的半导体异质结型催化剂CaFe O4–PbBi2Nb1.9W0.1O9设计 2 一、设想的描述 1、光催化水分解的目的及应用价值。 氢能已被普遍认为是一种理想、无污染的绿色能源，其燃烧值高且燃烧后唯一的产物是水，对环境不会造成任何污染，因此，氢能开发是解决能源危机和环境问题的理想途径。在众多氢能开发的手段和途径中，通过光催化剂，利用太阳能光催化分解水制氢是最为理想和最有前途的手段之一；而开发高效、廉价的实用光催化剂是实现这一过程的关键，也成为当前国际能源材料领域的研究热点之一。 2、光催化分解水反应机理 像其他的催化反应一样,光催化水的分解开始当一个半导体催化剂开始吸收比它的带隙能量强的光子。这些吸收使得处于导带的电子被激发并且在半导体的价电子带产生了空穴就像图1展示的那样。[1]光电子和空穴氧化和还原水，产生了2：1混合着的氢气和氧气通过以下的反应。 氧化反应：H2O + 2h+→ 2H+ + 1/2O2(1) 还原反应：2H+ + 2e?→ H2 (2) 总的反应方程式：H2O → H2 + 1/2O2 (3) 总的反应方程包括四个电子转移（每生成摩尔氧气）通常是通过金属和金属氧化物助催化剂（在图中用cat1和cat2表示）附着在半导体表面。这些助催化剂为催化反应提供电子和反应的活性中心。[2]这个反应包括标准Gibbs自由能变化△G=237KJ/mol（1.23eV每转移一个电子）。实际上，一些超电势可以加速反应，所以半导体能承受的电压应该大于等于1.6-1.8eV在水的分解中。为了吸收更多的可见光的照射，半导体的电压应该小于2.2eV。除此之外，为了还原和氧化水,导带应该位于一个比水的还原电势更负的位置(0V NHE),然而价电子带应该比水的氧化态更正(1.23V NHE)如图1。因此，可见光下水分解的催化材料应该满足这两个关于带隙能量（1.6-1.8eV 精品文档 炭基固体酸催化剂的研究进展 摘要 酸催化反应在化工工业生产中广泛应用，目前工业上硫酸、盐酸等液体酸催化剂使用较普遍，液体酸存在一次性消耗大、对设备腐蚀严重、后处理困难，对环境污染较大等缺点。固体酸催化剂作为一种新型的环保材料，在化工生产中的应用变得越来越广泛，主要用于缩酮缩醛反应、水解反应、烷基化反应、酯化反应等。其中，炭基固体酸催化剂是近年来较为热门的研究课题，以葡萄糖、淀粉、蔗糖、纤维素作为原料在一定条件下制备新型固体酸催化剂。炭基固体酸催化剂酸量高、催化活性和选择性好、易回收再生使用和对设备腐蚀性小等优点。本文简单介绍生物质炭基固体酸催化剂的制备原料、分类及制备方法，分析其作为催化剂的作用机理，简述炭基固体酸催化剂的现状并展望其发展前景及方向。 （正文部分） 碳基固体磺酸作为一种新型的固体酸催化剂，具有催化活性高、酸密度大、后处理简单、价 格低廉等优点。目前碳材料种类繁多且存储量巨大，其中木纤维原料作为碳材料的一种，是可再 生能源，在环境、能源状况日渐恶化的今天具有重要利用价值。炭基固体酸催化剂指的是以炭材 料为载体，在其表面上负载一些酸性基团或者固体酸，使其具备液体的 B 酸及L 酸活性中心。由于炭材料具有疏水性的特点，使得反应后的分离操作变得简单且催化剂易于回收，其巨大的比 表面积能够提高其催化活性，近年来，有关炭基固体酸的研究在国内外均有报道。 1. 炭基固体酸分类 以炭基固体酸载体的不同可将其分为两类：一类为以碳材料为载体，在其表面键合上-SO3H 基团的磺化碳固体酸；另一类为以活性炭为载体，在其表面负载上杂多阴离子的活性炭载杂多酸 催化剂。 根据结构不同可以将磺化碳基固体酸分为普通碳基固体酸、多孔碳基固体酸和有序中孔碳基 固体酸三种。普通碳基固体酸的孔道结构为大孔，比表面积一般小于 5 m2/g, 这种材料以 无定型炭的形式存在，孔道无序排列；多孔碳基固体酸的孔道大部分都为中孔，比表面积可达到1000m/g以上，孔道无序排列，孔径分布和比表面积的大小由制备方法决定；有序中孔碳基固体酸的孔道为中孔，比表面积一般高于400 m2/g ，这些孔道以一定的形状有序排列，孔道形状、孔径大小和比表面积由模板剂类型和制备方法决定。 2. 炭基固体酸原料及制备方法 2.1 炭基固体酸催化剂的原料 精品文档 精品文档固体酸催化剂的研究进展讲课稿