固体酸催化剂在异丁烷_丁烯烷基化反应中的应用

固体酸催化剂在异丁烷_丁烯烷基化反应中的应用
固体酸催化剂在异丁烷_丁烯烷基化反应中的应用

固体酸催化剂的分类以及研究近况

固体酸催化剂的分类以及研究近况 刘庆辉,詹宏昌,汤敏擘 (广东省安全科学技术研究所评价中心,广州510620) 摘 要:固体酸作为一种新型绿色环保型催化剂引起了人们的广泛关注。到目前为止,已经开发出固载化液体酸、简单氧化物、硫化物、金属盐、沸石固体酸、杂多酸固体酸、阳离子交换树脂、粘土矿、固体超强酸等九类固体酸。笔者在综合国内外的研究近况的基础上,提出了对固体酸催化剂研究的展望。 关键词:固体酸;催化剂;近况 Classif ication and R esearch Development of Solid Acid C atalyst L IU Qi ng2hui,ZHA N Hong2chang,TA N G M i ng2bo (Safety Assessment Center,Guangdong Institute of Safety Science&Technology,Guangzhou510620,China) Abstract:Recently,solid acids as new green catalysts have attracted considerable attention.By far,nine kinds of solid acids,such as solid2supported liquid acid,ordinary oxid,sulfide,salt,zeolite solid acid,cation ex2 change resin,clunch and solid superacid had been developed.The prospects for solid acids were proposed on the base of colligating recent domestic and abroad researching. K ey w ords:solid acids;catalyst;research development 固体酸是近年来研究与开发的一种新型酸催化剂,也是具有广泛的工业应用前景的环境友好的催化剂之一,因而对固体酸的研究具有十分重要的意义,成为当前催化研究的热点之一[1]。根据固体酸催化剂的特点进行分类,讨论了各种固体酸的研究近况,并在此基础上提出了对固体酸催化剂研究展望。1 固体酸催化剂的分类 1979年日本科学家Hino等人首次合成出SO42-/Fe2O3固体酸,引起了人们的广泛重视,人们便对固体酸进行了大量研究,并合成了一系列SO42-/WxOy固体酸体系催化剂。到目前为止,开发出的固体酸大致可分为九类[2],见表1。 表1 固体酸的分类 序号酸类型实例 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 4金属盐磷酸盐:AlPO4,BPO4 硫酸盐:Fe2(SO4)3,Al2(SO4)3,CuSO4 5沸石分子筛ZSM-5沸石,X沸石,Y沸石,B沸石 丝光沸石,非沸石分子筛:AlPO SAPO系列 6杂多酸H3PW12O40,H4SiW12O40,H3PMo12O40 7阳离子交换树脂苯乙烯-二乙烯基苯共聚物Nafion-H 8天然粘土矿高岭土,膨润土,蒙脱土 9固体超强酸SO42-/ZrO2,WO3/ZrO2,MoO3/ZrO2,B2O3/ZrO2 作者简介:刘庆辉,男,湖南人,硕士研究生,2006年毕业于华南理工大学化工学院,师从博士生导师,彭峰教授,同年5月进入广东省安全科学技术研究所工作,主要从事于化工企业管理,安全评价,危险化学品从业单位安全标准化考评等工作。目前发表或接收的论文4篇,其中1篇被SCI(网络版)收录。

固体酸催化剂

固体酸催化剂 酸碱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(见表)。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。 中文名固体酸催化剂 功能来源催化活性的酸性部位特点一类重要催化剂 性质酸中心、酸强度和酸度 与固体酸的催化行为有重要关系的性质是酸中心、酸强度和酸度。 ①表面上的酸中心可分为B-酸与L-酸(见酸碱催化剂),有时还同时存在碱中心。可用下式示意地表示氧化铝表面上的酸中心的生成: 红外光谱研究表明,800℃焙烧过的γ-Al2O3表面可有五种类型的羟基,对应于五种酸强度不等的酸中心。混合氧化物表面出现酸中心,多数是由于组分氧化物的金属离子具有不同的化合价或不同的配位数形成的。 SiO2-Al2O3的酸中心模型 (见图)有多种模式。 ②酸强度,可用哈梅特酸强度函数 0来表示固体酸的酸强度,其值愈小,表示酸强度越高。③酸度,用单位重量或单位表面积上酸中心的数目或毫摩尔数来表示,又称酸度。 2应用 在同一固体表面上通常有多种酸强度不同的酸中心,而且数量不同,故酸强度分布也是重要性质之一。由某些固体酸的酸强度范围,可知SiO2-Al2O3、 B2O3-Al2O3等均有强酸性,其酸强度相当于浓度为90%以上的硫酸水溶液的酸强度。不同的催化反应对催化剂的酸强度常有一定的要求,例如在金属硫酸盐上进行醛类聚合、丙烯聚合、三聚乙醛解聚、丙烯水合,有效催化剂的酸强度范围分别为0≤3.3, 0≤1.5,0≤-3,-3< 0<+1.5。在同类型的催化剂上进行同一反应时, 催化活性与催化剂的酸度有关,例如在SiO2-Al2O3上异丙苯裂解,催化活性与催化剂的酸度有近似的线性关系。固体催化剂绝大多数为多孔物质,

固体酸催化剂的研究进展

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1000m2/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 炭基固体酸催化剂的原料与其他固体酸催化剂相比,成本较低、原料来源广泛。杂多酸

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

固体碱性催化剂材料的应用

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/a35009530.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

固体超强酸制备

探究思路:两个要求:“保证活性高作为前提,以使用次数作为重要比较指标” 其实,一个固定酯化反应采用不同的固体超强酸(均以该酯化反应作为探究优化制备条件)作为催化剂,所得到的酯化效率差别不会大,只要肯花功夫、时间探究便可达到,所以探究重点摆在对比固体超强酸的稳定性上即提高其使用寿命,而使用寿命以催化活性高作为前提(不同催化剂间催化效用相差不大下,尽管催化效率较差点,但使用次数好,这也算是好催化剂),但在催化效用有一定情况下,探究使用寿命才有意义,随意首先需要探究出优化的固体超强酸的制备条件和酯化条件。 借助微波酯化反应探究最佳活性的催化剂制备条件,然后以活性最佳的催化剂探究微波酯化反应条件。 微波辐射酯化反应——“微波辐射催化合成乙酸正丁酯”: 用微波辐射技术以乙酸和正丁醇为原料,S2O2-8/M X O Y型固体超强酸为催化剂的酯化反应,最佳的微波合成条件为:催化剂用量2。0 g,酸醇物质的量的比为1。0∶2。0,微波功率为595 W,微波辐射时间为30 min,产率84。1%。 主要试剂和仪器:冰醋酸(CP),正丁醇(AR),微波炉,阿贝折光仪(或红外光谱波峰测试)实验过程: 在100 mL圆底烧瓶中加入5。7 mL(0。1 mol·L-1)的冰醋酸和9。1 mL(0。1 mol·L-1)的正丁醇(最适宜的酸醇比为1。0∶2。0),加入2。0 g催化剂,然后将圆底烧瓶装好回流冷凝管和搅拌装置,置于微波炉内。在搅拌下先以65 W的功率加热1 min,再以最适宜的微波功率是595 W,一定反应时间加热回流时间30 min。反应完毕取出圆底烧瓶,待反应物稍冷,过滤出催化剂,粗产品经提纯、干燥、蒸馏,收集124~126℃的馏分。称重,计算产率。 在合成反应中,有些反应是可逆反应生成水,为了提高转化率,常用带水剂把水从反应体系中分离出来。可作带水剂的物质必须要与水水作用产生共沸物使得水更易被蒸出,且在水中的溶解度很小.它可以是反应物或者产物,例如如:环已烯合成是利用产物与水形成共沸物;乙酸异戊酯合成中,反应初期利用原料异戊醇与水形成二元共沸物或原料,产物和水形成三元共沸物,并用分水器分水,同时将原料送回反应体系,随着反应的进行,原料减少,则利用产物乙酸异戊酯与水形成 二元共沸物. 带水剂也可以是外加的。反应物及产物沸点比水高但反应又产生水的,外加第三组分,但第三组分必需是对反应物和产物不起反应的物质,通常加入的第三组分有石油醚,苯甲苯,环已烷,氯仿,四氯化碳等。 在250mL单口平底烧瓶中加入10mL正丁醇、6mL乙酸,再加入适量的三氯化铁作催化剂,放入微波炉内,装上回流冷凝管及分水器,在一定功率微波连续辐射后停止反应。冷却至室温,用饱和食盐水洗涤,分出有机层,水洗至中性,用无水硫酸镁干燥,蒸馏,收集124℃~126℃的馏分,

固体酸催化剂

辽宁石油化工大学设计(论文) 题目固体酸催化剂的研究进展 学院化学化工与环境学部 专业班级研2016 姓名张健 学号01201608170432 2016 年11 月6日

摘要 固体酸催化剂具有对多种化学反应有较高活性与选择性、回收重复利用和效率较高等优点,作为绿色环境友好型催化材料备受人们关注。以往单纯追求眼前效益、不顾对环境所造成的危害的做法近年来越来越受到人们的批判。随着环保意识的增强,以及“绿色化学”的提出,越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、促使化学工业转向开发可持续发展的新型催化剂。催化剂在工业化生产上起着加速反应进行和提高产率的重要作用,其中酸催化剂在催化剂领域中得到了广泛的研究及应用。相比液体酸催化剂而言,固体酸催化剂具有广泛的工业应用前景,是一种无毒、不易腐蚀设备、可循环使用、环境友好型新型催化剂。本文着重介绍固体酸催化剂以及发展前景。 关键词:固体酸催化剂;活性;选择性;环保

1 绪论 1.1固体酸催化剂 固体酸催化剂是一种性能独特的酸性催化剂,它的出现使酸催化反应迈入了新的时代。首先固体酸催化剂的使用在一定程度上缓解和避免了均相反应所带来的不利因素的出现,其次由于其使用温度范围广,适用于700~800 K 进行的反应,这就将研究对象扩大到热力学上可进行的反应范围内。基于此,从19 世纪40年代开始,化学工作者们从未间断过对固体酸的研究。目前,已有大量应用于酸催化反应的固体酸[1-2],见表1。 1.2 几类重要的固体酸催化剂 1.2.1 负载型催化剂 负载试剂于无机载体中即成负载试剂催化剂亦称负载型催化剂。1989 年负载试剂催化剂就已经实现了工业化,取得了良好的经济和环境效益,引领催化研究进入了崭新的阶段。采用一定的方法(如下表2)将活性物质固定在载体上即制成了负载型催化剂,按照负载物质的性质不同,可将其分为负载碱型催化剂、负载酸型催化剂和负载氧化物型催化剂。在负载型催化剂中,催化活性高于载体活性和试剂活性的简单组合,可以理解为,在负载过程中活性物质与载体的共同作用强化了催化作用,进而表现出高的催化活性与环境友好性。 1.2.2 蒙脱土负载试剂固体酸催化剂 蒙脱土又称微晶高岭石,是由两层Si—O 四面体和一层Al-O八面体,组成的层状硅酸盐晶体,有一定的微孔结构。蒙脱土很早就应用在有机反应中,但是涉及其对负载Lewis

固体酸催化剂研究近况综述

试卷( A 卷) 专业: 课程代码: 19060071 学号: 姓名: 作文题(任选一题,写一篇综述论文,每题 100 分) 自拟题目,写一篇关于工业上绿色环保催化剂进展的综述论文 [能力层次: 综合运用和创见 ];[难易度: 较难 ] 要求: 1、查阅文献至少在20篇以上,并且外文文献引用2篇以上; 2、论文字数3000字以上; 3、论文格式严格按照综述论文要求书写; 绿色固体酸催化剂研究近况综述 摘 要:催化剂的研究和发展是现代化学工业的核心问题之一,现代化学工业的巨大成就是同使用催化剂联系在一起的。目前90%以上的化工产品,是借助催化剂生产出来的。工业催化的发展是紧随化学工业的演变而发展的。 催化剂和催化技术的研究与应用,对国名经济的许多重要部门是至关重要的。但就化工工艺过程来说,催化剂的应用可以具体概括为以下几个方面:更新原料路线,采用更廉价的原料;革新工艺流程,促进工艺过程的开发;缓和工艺操作条件,达到节能降耗的目的;开发新产品,提高产品收率,改善产品的质量;消除环境污染或开发从原来到产品的整个化工品过程,对资源的有效利用以及污染控制的环境友好的“绿色催化工艺”等。 引言:固体酸催化剂因其具有对多种化学反应有较高活性与选择性、回收重复利用效率较高等优点,已作为绿色环境友好型催化材料备受人们关注。本文主要综述了近年来国内外对各类型固体超强酸、杂多酸固体酸、离子交换树脂的研究近况,并提出了对今后固体酸催化剂发展的展望。 关键词:固体酸;催化剂 【正文】以往单纯追求眼前效益、罔顾环境所造成的危害近年来逐渐得到人们的重视。随着环保意识的增强,以及绿色化学的提出,越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、使化学工业促可持续发展的新型催化剂。催化剂在工业化生产上起着加速反应进行和提高产率的重要作用,其中酸催化剂在催化领域中得到了广

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

固体超强酸系列催化剂制备

1. 稀土固体超强酸S2O82- / Sb2O3 / La3+催化剂制备: 将8g SbC13溶于40mL乙醇和20mL苯的混合液中,搅拌充分溶解后得透明锑醇液,再向溶液中加入10mL异丙醇,使醇化反应进行得更彻底,然后加入少量阴离子表面活性剂,并滴加氨水,使之发生水解反应,得到胶状沉淀,低温化12h左右,多次洗涤至无Cl-检出。滤饼于110℃烘干后,研磨过100目筛。搅拌下将Sb2O3浸渍在一定浓度的(NH4)2S2O8溶液中lh,用量为每克Sb2O3用15mL(NH4)2S2O8溶液,抽滤,烘干,置于马弗炉中焙烧,得S2O82-/ Sb203催化剂。将Sb2O3浸渍在一定浓度的(NH4)2S2O8和一定浓度的La(NO3)3的混合液1h,抽滤、烘干置于马弗炉在不同的温度和时间下焙烧,得一系列S2O82-/ Sb2O3 / La3+固体超强酸催化剂,置于干燥器中备用。以代号表示不同制备条件下所得催化剂。 参考文献:稀土固体超强酸S2O82- / Sb2O3 / La3+的制备及催化性能研究 舒华1,连亨池2,闫鹏2,文胜2,郭海福2 (1.学院生化系,554300;2.学院化学化工学院,526061) 稀土,2008.12(29卷第6期) 2. 稀土固体超强酸SO42-/TiO2-La2O3制备: 将一定量La203溶于浓度为3.0 mol·L-1的稀盐酸中,配成La3+溶液,再按一定量比量取TiC14与La3+溶液混合,用NH4·H 0[ w(NH3)=12%]水解至溶液呈碱性,控制pH值在8~9,沉淀完全,静置24 h后进行抽滤,并用蒸馏水不断洗涤至沉淀无Cl-存在(用0.1 mol·L-1的AgNO3检验),于105℃烘干后研细.再将该粉末浸泡于浓度为0.8 mol·L-1的稀H2SO4中24 h,然后抽滤,放入干燥箱中在110℃烘干,于一定的温度下焙烧活化3 h,冷却后置于干燥器中备用。 参考文献:稀土改性固体超强酸催化剂SO42-/TiO2-La2 O3的制备及其催化性能 水金,黄永葵,白爱民,赘,聚堂

固体超酸及其应用研究进展

固体超酸及其应用研究进展 摘要:目前已制备的超酸种类繁多, 它具有极强的酸性和高介电常数, 在化学合成工业中是一种良好的催化剂。本文对超强酸的定义、酸度的测定进行了简单介绍。固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料,进一步综述了固体超强酸的分类、制备方法,例举了一些学者制备的新的固体超强酸催化剂。重点是介绍固体超强酸催化剂在有机化学反应中的应用。指出了固体超强酸的优点和一些不足。最后指出了今后固体超强酸催化剂的发展方向。 关键词:超酸;固体超酸;催化剂;应用;发展 Abstract: The acid has been prepared over a wide range, it has a very strong acid and high dielectric constant, it is a good catalyst in the chemical synthesis industry.In this paper, the definition of super acid, acidity determination for a brief introduction. Solid superacid is a new type of catalytic material in recent years.the classification of solid superacids and preparation methods are described.New solid superacid catalysts are introduced. solid superacid catalysts are applied in organic reactions which is the key in the article.Pointing out the advantages of solid superacids and some shortcomings. Finally,development trends of solid superacid catalysts are put forward. Key words:Superacid; solid superacid; catalyst; application; development

有机合成中的固体酸催化剂及其催化作用机理

有机合成中的固体酸催化剂及其催化作用机理 甘贻迪 2008302037 安徽理工大学化学工程学院应化二班 摘要:在有机合成中硫酸等液态催化剂存在不能循环使用,后处理工序复杂,环境污染大等缺点。因而具有高活性、高选择性、绿色环保等优点的固体酸催化剂在有机合成中越来越受到人们的亲睐,成为有机合成中能够代替硫酸的良好催化剂[1]。本文将对固体酸催化剂作性质种类作简单介绍,并介绍其在酯的合成、酮的合成、O-酰化反应等具体应用的原理。 关键词:固体酸催化剂、有机合成、酯、醛(酮)、喹啉 1固体酸催化剂简述 1.1固体酸催化剂的定义及特点 一般而言,固体酸可以理解为凡能使碱性指示剂改变颜色的固体,或者凡能化学吸附碱性物质的固体[1] ,它们是酸碱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。固体酸催化剂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。它与液体酸催化剂相比,固体酸催化剂具有容易处理和储存、对设备无腐蚀作用、易实现生产过程的连续化、稳定性高、可消除废酸的污染等优点。因此固体酸催化剂在实验室和工业上都得到了越来越广泛的应用。特别是随着人们环境保护意识的加强以及环境保护要求的严格,有关固体酸催化剂的研究更是得到了长足的发展。当然,固体酸催化剂除了具有许多优势的同时,也还存在一些急需解决的不足地方,诸如固体酸的活性还远不及硫酸等液体酸、固体酸的酸强度高低不一、不能适应不同反应需要、固体酸价格较贵、单位酸量相对较少,故其用量较大,生产成本较高等 1.2固体酸催化剂可以分类: 按作用机理分为:B酸和L酸和超强酸 Bromated酸:能够给出质子的物质称为Bromated酸。 Lewis酸:能够接受电子对的物质称为Lewis酸1。 固体超强酸:固态表面酸强度大于100%硫酸的固体酸。由于100%硫酸的酸强度Hammett酸函数Ho=-11.9,所以Ho<-11.9的固体酸是固体超强酸5。 按其组成不同可大致分为以下几类:无机酸盐(AlP04、BPO4、FeSO4等)、金属氧化物(简单:Al2O3、SiO2复合:AL2O3SIO2等)及其复合物、杂多酸(H3PW12O40等)、沸石分子筛、阳离子交换树脂(苯乙烯、二乙烯基苯共聚物)、负载金属氧化物、天然粘土矿负载化液体酸等[2]。 2固体酸催化剂在有机合成中的应用 自20世纪30年代法国胡德利首次研制与开发出第一个固体酸催化剂——硅酸铝以来,固体酸催化剂的研究已经历了大约一个世纪。固体酸催化剂在化学工业中的应用成了一个十分重要的领域,已广泛用于石油化工行业的催化裂化、加氢裂化、催化重整、齐聚和聚合、脱氢、异构化、烷基化、酰基化、烯烃水合、脱水反应、消除反应、酯化反应、缩合反应、水解反应、氧化.还原反应等。2.1固体酸催化下酯的合成 2.1.1固体酸催化合成乳酸丁酯 乳酸正丁酯是重要的a一羟基酯类化合物,主要用作合成香料和工业溶剂,

固体酸催化剂的研究进展讲课稿

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

固体超强酸

固体超强酸 百科名片 固体酸克服了液体酸的缺点,具有容易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、很少污染环境、选择性高等特点,可在较高温度范围内使用,扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。 目录 介绍 物质资料 载体的改性 引入稀土元素 失活机理 表征技术 物质特性 优势 介绍 物质资料 载体的改性 引入稀土元素 失活机理 表征技术 物质特性 优势 研究意义 展开 介绍 因为环境污染问题,在环保呼声日益高涨、强调可持续发展 固体超强酸 的今天,已是到了非解决不可的地步。自20世纪40年代以来,人们就在不断地寻找可以代替液体酸的固体酸,固体超强酸更是成为热门研究对象。固体酸克服了液体酸的缺点,具有容易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、很少污染环境、选择性高等特点,可在较高温度范围内使用,扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。 物质资料 固体超强酸 酸催化反应涉及到烃类裂解、重整、异构等石油炼制过程,还涉及到烯烃水合、烯烃聚合、芳烃烷基

化、芳烃酰基化、醇酸酯化等石油化工和精细化工过程,可以说酸催化剂是这一 固体超强酸 系列重要工业的基础。在这些生产过程当中应用的酸催化剂主要还是液体酸,虽然其工艺已很成熟,但在发展中却给人类环境带来了危害,同时也存在着均相催化本身不可避免且无法克服的缺点,如易腐蚀设备,难以连续生产,选择性差,产物与催化剂难分离等原因。 从而从液体含卤素超强酸发展为无卤素固体超强酸、单组分固体超强酸、多组分复合固体超强酸。无论是催化剂的制备、理论探索、结构表征,还是工业应用研究都有了新的发现,固体超强酸由于其特有的优点和广阔的工业应用前景,已受到国内外学者广泛关注,成为固体酸催化剂研究中的热点。人们在不断开发新的固体酸催化剂和固体酸催化工艺的同时,也在不断地探讨固体酸的酸性形成的机理,探讨固体酸催化反应的机理。本文重点对固体超强酸改性、理论研究、表征技术、失活机理及应用领域进行综述,并指出了固体超强酸催化剂今后研究和开发的主要方向。 载体的改性 催化剂 固体超强酸催化剂 在单组分固体超强酸催化剂的应用中,人们发现主要活性组分s一在反应中较易流 分子式 失,特别是在较高温度条件下容易失活,这类单组分固体催化剂虽然有较好的起始催化活性,但单程寿命较短。通过对催化剂载体的改性,使催化剂能提供合适的比表面积、增加酸中心密度、酸种类型、增加抗毒物随着人们对固体超强酸不断深入研究,催化剂能力、提高机械强度等作用。目前改性研究的方向主要有:以金属氧化物zK)2、Ti02和Fe2Ch为母体,加入其他金属或氧化物,形成多组元固体超强酸;引入稀土元素改性;引入特定的分子筛及纳米级金属氧化物等。 引入其他金属或金属氧化物 固体超强酸催化剂的制备对金属氧化物有特殊要求。有些氧化物如MgO、 固体超强酸

固体酸催化剂

辽宁石油化工大学设计(论文) 题目固体酸催化剂的研究进展 学院化学化工与环境学部 专业班级研2016 姓名张健 学号432 2016 年11 月6日

摘要 固体酸催化剂具有对多种化学反应有较高活性与选择性、回收重复利用与效率较高等优点,作为绿色环境友好型催化材料备受人们关注。以往单纯追求眼前效益、不顾对环境所造成的危害的做法近年来越来越受到人们的批判。随着环保意识的增强,以及“绿色化学”的提出,越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、促使化学工业转向开发可持续发展的新型催化剂。催化剂在工业化生产上起着加速反应进行与提高产率的重要作用,其中酸催化剂在催化剂领域中得到了广泛的研究及应用。相比液体酸催化剂而言,固体酸催化剂具有广泛的工业应用前景,就是一种无毒、不易腐蚀设备、可循环使用、环境友好型新型催化剂。本文着重介绍固体酸催化剂以及发展前景。 关键词:固体酸催化剂;活性;选择性;环保

1 绪论 1.1固体酸催化剂 固体酸催化剂就是一种性能独特的酸性催化剂,它的出现使酸催化反应迈入了新的时代。首先固体酸催化剂的使用在一定程度上缓解与避免了均相反应所带来的不利因素的出现,其次由于其使用温度范围广,适用于700~800 K 进行的反应,这就将研究对象扩大到热力学上可进行的反应范围内。基于此,从19 世纪40年代开始,化学工作者们从未间断过对固体酸的研究。目前,已有大量应用于酸催化反应的固体酸[1-2],见表1。 1、2 几类重要的固体酸催化剂 1、2、1 负载型催化剂 负载试剂于无机载体中即成负载试剂催化剂亦称负载型催化剂。1989 年负载试剂催化剂就已经实现了工业化,取得了良好的经济与环境效益,引领催化研究进入了崭新的阶段。采用一定的方法(如下表2)将活性物质固定在载体上即制成了负载型催化剂,按照负载物质的性质不同,可将其分为负载碱型催化剂、负载酸型催化剂与负载氧化物型催化剂。在负载型催化剂中,催化活性高于载体活性与试剂活性的简单组合,可以理解为,在负载过程中活性物质与载体的共同作用强化了催化作用,进而表现出高的催化活性与环境友好性。 1、2、2 蒙脱土负载试剂固体酸催化剂 蒙脱土又称微晶高岭石,就是由两层Si—O 四面体与一层Al-O八面体,组成的层状硅酸盐晶体,有一定的微孔结构。蒙脱土很早就应用在有机反应中,但就是涉及其对负载Lewis 试剂的研究较少。由于蒙脱土自身的结构特点,使用时必须经过酸化处理。处理后,它的吸附

固体超强酸概述

固体超强酸概述 超强酸是比100%的H2S04还强的酸,其Ho<-11.93。许多重要的工业催化反应都属于酸催化反应,而固体酸和液体酸相比,具有活性和选择性高、无腐蚀性、无污染以及与催化反应产物易分离等特点,被广泛地用于石油炼制和有机合成工业。常用的固体酸催化剂有分子筛、离子交换树脂、层柱粘土等,它们的酸强度一般低于Ho= —12.0,对需要强酸的反应存在一定的局限性。20世纪60年代初,Olah等发现的HS03F-HF、HF-SbP5等液体魔酸,虽然其酸强度非常高,Ho高达—20.0以上,甚至甲烷在这种液体超强酸中都能质子化,但因其具有强腐蚀性和毒性,以及催化剂处理过程中会产生“三废’’等问题,难以在生产实际中应用。20世纪70年代初开始有人试图将液体超强酸如SbP5、HS03F-SbF5和HF-SbP5等负载到石墨、A1203和树脂等载体上,但仍不能解决催化剂分散、毒性和“三废’’等问题,未能工业应用。1979年Arata等首次报道了无卤素型SO42-/MxOy固体超强酸体系,发现某些用稀硫酸或硫酸盐浸渍的金属氧化物经高温焙烧,可形成酸强度高于100%硫酸104倍的固体超强酸。后来Arata等又将钨酸盐和钼酸盐浸渍Zr02制得WO3/Zr02、M003/Zr02固体超强酸,其酸强度虽比SO42-/Zr02稍低,但仍比100%硫酸高几百倍。1990年Hollstein等发现Fe、Mn和Zr的混合氧化物硫酸根制备的超强酸催化剂正丁烷异构化活性比SO42-/Zr02高1000倍以上。这类固体超强酸易于制备和保存,特别是它与液体超强酸和含卤素的固体超强酸相比,具有不腐蚀反应装置、不污染环境、可在高达500℃下使用等特点,引起人们的广泛重视。 固体超强酸主要有下列几类:(Ⅰ)负载型固体超强酸,主要是指把液体超强酸负载于金属氧化物等载体上的一类。如HF-SbF5-AIF3/固体多孔材料、sbP3-Pt/石墨、SbP3-HF /F-A1203、SbF5-FSO3H/石墨等。(Ⅱ)混合无机盐类,由无机盐复配而成的固体超强酸。如AICl3-CuCl2、MCl3-Ti2(SO4)3、A1C13-Fe2(S04)3等。(Ⅲ)氟代磺酸化离子交换树脂(Nation-H) (Ⅳ)硫酸根离子酸性金属氧化物SO42-/MxOy超强酸,如SO42-/Zr02、SO42-/Ti02、SO42-/Fe203等。(V)负载金属氧化物的固体超强酸,如W03/Zr02、M003/Zr02等。 在上述各类超强酸中,(Ⅰ)—(Ⅲ)类均含有卤素,在加工和处理中存在着“三废”污染等问题。(Ⅳ)、(V)类超强酸不含有卤原子,不会污染环境,可在高温下重复使用,制法简便。本节着重对这两类超强酸进行介绍。 MxOy型固体超强酸 (1)固体超强酸的制备 SO42-/MxOy型固体超强酸一般采用浓氨水中和金属盐溶液,得到无定形氢氧化物,然后再用稀硫酸或硫酸铵溶液浸渍、烘干和焙烧制得。然而,金属盐原料、沉淀剂、浸渍剂不同对制备的氧化物、超强酸的表面性质影响很大,制备环境如焙烧温度、沉淀温度、金属盐溶液浓度、pH、加料顺序、陈化时间及SO42-浸渍浓度也很重要。如何改善制备条件获得高质量、高酸性的固体超强酸是该类材料研究的最基本的问题。 (A) 金属氧化物的选择:

固体超强酸

概述 超强酸是比100%的H2S04还强的酸,其Ho<-11.93。许多重要的工业催化反应都属于酸催化反应,而固体酸和液体酸相比,具有活性和选择性高、无腐蚀性、无污染以及与催化反应产物易分离等特点,被广泛地用于石油炼制和有机合成工业。常用的固体酸催化剂有分子筛、离子交换树脂、层柱粘土等,它们的酸强度一般低于Ho= —12.0,对需要强酸的反应存在一定的局限性。20世纪60年代初,Olah等发现的HS03F-HF、HF-SbP5等液体魔酸,虽然其酸强度非常高,Ho高达—20.0以上,甚至甲烷在这种液体超强酸中都能质子化,但因其具有强腐蚀性和毒性,以及催化剂处理过程中会产生“三废’’等问题,难以在生产实际中应用。20世纪70年代初开始有人试图将液体超强酸如SbP5、HS03F-SbF5和HF-SbP5等负载到石墨、A1203和树脂等载体上,但仍不能解决催化剂分散、毒性和“三废’’等问题,未能工业应用。1979年Arata等首次报道了无卤素型SO42-/MxOy固体超强酸体系,发现某些用稀硫酸或硫酸盐浸渍的金属氧化物经高温焙烧,可形成酸强度高于100%硫酸104倍的固体超强酸。后来Arata等又将钨酸盐和钼酸盐浸渍Zr02制得WO3/Zr02、M003/Zr02固体超强酸,其酸强度虽比SO42-/Zr02稍低,但仍比100%硫酸高几百倍。1990年Hollstein等发现Fe、Mn和Zr的混合氧化物硫酸根制备的超强酸催化剂正丁烷异构化活性比SO42-/Zr02高1000倍以上。这类固体超强酸易于制备和保存,特别是它与液体超强酸和含卤素的固体超强酸相比,具有不腐蚀反应装置、不污染环境、可在高达500℃下使用等特点,引起人们的广泛重视。 固体超强酸主要有下列几类: (Ⅰ)负载型固体超强酸,主要是指把液体超强酸负载于金属氧化物等载体上的一类。如HF-SbF5-AIF3/固体多孔材料、sbP3-Pt/石墨、SbP3-HF/F-A1203、SbF5-FSO3H/石墨等。 (Ⅱ)混合无机盐类,由无机盐复配而成的固体超强酸。如AICl3-CuCl2、MCl3-Ti2(SO4)3、A1C13-Fe2(S04)3等。 (Ⅲ)氟代磺酸化离子交换树脂(Nation-H) (Ⅳ)硫酸根离子酸性金属氧化物SO42-/MxOy超强酸,如SO42-/Zr02、SO42-/Ti02、SO42-/Fe203等。(V)负载金属氧化物的固体超强酸,如W03/Zr02、M003/Zr02等。 在上述各类超强酸中,(Ⅰ)—(Ⅲ)类均含有卤素,在加工和处理中存在着“三废”污染等问题。(Ⅳ)、(V)类超强酸不含有卤原子,不会污染环境,可在高温下重复使用,制法简便。本节着重对这两类超强酸进行介绍。 MxOy型固体超强酸 (1)固体超强酸的制备 SO42-/MxOy型固体超强酸一般采用浓氨水中和金属盐溶液,得到无定形氢氧化物,然后再用稀硫酸或硫酸铵溶液浸渍、烘干和焙烧制得。然而,金属盐原料、沉淀剂、浸渍剂不同对制备的氧化物、超强酸的表面性质影响很大,制备环境如焙烧温度、沉淀温度、金属盐溶液浓度、pH、加料顺序、陈化时间及SO42-浸渍浓度也很重要。如何改善制备条件获得高质量、高酸性的固体超强酸是该类材料研究的最基本的问题。 (A) 金属氧化物的选择:

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