酸堿催化劑及其催化作用

《酸堿催化劑及其催化作用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

1、第三章各類催化劑及催化作用本章重點內容3酸堿催化劑分子篩催化劑金屬催化劑金屬氧化物催化劑絡合催化劑3.1酸堿催化劑及其催化作用酸堿的基本概念-應用、定義與分類酸堿的性質及表征固體酸的結構及其性質固體酸的催化作用及催化機理超強酸，雜多酸，離子交換樹脂催化劑工業(yè)上重要的酸堿催化反應：催化裂化，烷烴異構化，芳烴異構化，烷基化轉移，烷基化，芳烴烷基化，水合反應，酯化反應，烴類芳構化酸堿催化劑是石油化工中使用最多的催化劑，其催化作用是通過質子或電子對的轉移得以實現的工業(yè)上應用的酸催化劑多數是固體酸，常見的有硅酸鋁、氧化物、分子篩，金屬鹽類、酸性離子交換樹脂等3.1.1酸堿催化

2、劑的應用3.1.2酸堿定義1.【酸堿電離理論】S.AArrhenius(阿累尼烏斯)酸堿(1)能在水溶液中給予出質子(H+)的物質稱為酸。(2)能在水溶液中給出羥基離子(OH-)的物質為堿稱。2.【酸堿質子理論】J.N.Bronsted對酸堿定義（B酸堿）(1)凡是能給出質子的物質稱為酸(2)凡是能接受質子的物質稱為堿3.【酸堿電子理論】G.N.Lewis定義（L酸堿）(1)所謂酸，乃是電子對的受體。如BF3(2)所謂堿，則是電子對的供體。如NH39不適用于固體物質3.1.2催化中的酸堿定義凡是能給出質子或者接受電子對的物質稱為酸(B酸或L酸)NH3十H3O＋＝NH

3、4＋十H2O凡是能接受質子或者給出電子對的物質稱為堿(B堿或L堿)BF3十:NH3?F3B:NH310B堿B酸B堿B酸L酸L堿絡合物3.1.3酸堿催化劑的分類酸堿催化劑主要是元素周期表中的主族元素從IA到ⅦA的一些氫氧化物、氧化物、鹽和酸，也有一部分是副族元素的氧化物和鹽。?液體酸：H2SO4,H3PO4,HCl水溶液，醋酸等?液體堿：NaOH水溶液，KOH水溶液固體酸?固體堿3.1.3酸堿催化劑的分類固體酸堿的種類(p59)典型固體酸催化的反應示例催化作用多樣性3.1.4酸堿的性質及表征3.1.4.1酸位中心的類型與表征固體酸催化反應的活性中心：B酸，L酸表征方法

4、：堿性物質（氨、吡啶、三甲基胺、正丁胺等）的吸附紅外光譜方法：在高真空的系統中一定溫度下進行，真空度為10-4Pa。首先是凈化催化劑表面，然后引入吡啶或NH3等堿性氣體，在它們的一定蒸汽壓下進行氣－固吸附，達到吸附平衡后，根據測試需要在一定得溫度下進行真空處理，使真空度達10-4Pa，然后進行測試。一般氧化態(tài)樣品在放入靜態(tài)吸附裝置之前應當在馬弗爐中在一定溫度下焙燒脫水；還原態(tài)樣品，應在還原氣氛中處理一定時間。氨吸附NH3是強堿性分子，其N上的孤對電子有比較高的質子親合勢。另外NH3分子的動力直徑較小(0.165nm)可用于定量測定微孔、中孔和大孔的內表面酸性，不受孔

5、大小的限制，因而是常用于酸性測定的探針分子。NH3易與質子酸作用形成質子化的NH4+離子，其N-H彎曲振動在紅外光譜中呈現1450cm-1特征吸收帶。NH3以其獨對電子與L酸配位形成L:NH3，其紅外吸收帶出現在1640cm-1附近。因此通常使用1450cm-1和1630cm-1分別作為質子酸和路易斯酸的表征。NH3在固體表面上吸附和脫附時應在500K以下進行，高溫下NH3在L酸上離解為NH2和NH，取代原有的羥基，干擾酸性測定。氨在某些金屬氧化物上，如MnO3、WO3、TiO2上會生成氮化物。3.1.4.1酸位中心的類型與表征氨在硅酸鋁上的紅外吸收3.1.4.1酸

6、位中心的類型與表征3.1.4.1酸位中心的類型與表征吡啶吸附Parry首先提出了利用C5H5N吸附測定氧化物表面上的L酸和B酸?！?540cm-1處有特征峰，B型酸～1450cm-1處有特征峰，L-酸配位1490cm-1附近的吸收帶是B酸和L酸部位疊加的結果3.1.4.1酸位中心的類型與表征被吸附吡啶的不同吸收帶的歸屬SiO2表面酸性中心從圖可以看出吡啶在SiO2上的吸附只是物理吸附。150℃抽真空后,幾乎全部脫附，進一步表明純SiO2上沒有酸性中心。233.1.4.1酸位中心的類型與表征Al2O3表面酸性中心Al2O3表面只有L酸中心(1450cm-1)，看不到B

7、酸中心243.1.4.1酸位中心的類型與表征SiO2-Al2O3表面酸性中心吡啶吸附在SiO2-Al2O3表面上的紅外光譜。在200℃抽真空后于1600~1450cm-1范圍內出現1540cm-1表面除存在L酸部位外，尚存在B酸部位。253.1.4.1酸位中心的類型與表征26HY沸石表面酸性中心400℃脫水后HY沸石出現三個羥基峰3744、3635、3545cm-1吡啶吸附再經150℃抽真空后1540cm-1(B)和1450cm-1(L)420℃抽空后，B酸中心上吸附的吡啶(1540cm-1)和L酸中心上吸附的吡啶仍十分強。且3635cm-1羥基峰也未能恢復。表