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固体酸催化剂的分类


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赵瑞兰等则用8沸石作催化剂合成丙酸戊酯并提出 了无催化剂和用Fe-8沸石为催化剂时的酯化反应动力 学模型。
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6 杂多酸固体酸
由不同种类的含氧酸根阴离子缩合形成的叫杂多 阴离子,其酸叫杂多酸。
Keggin结构的杂多化合物是最常用的杂多酸型催 化剂,也是酸催化活性最好的杂多酸。据报道,在20 多种杂多酸(盐)中,12-钨磷酸的活性最高。
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2 简单氧化物
一般意义上讲,简单氧化物酸的主要来源 是表面羟基和暴露的金属离子,这分别相当于 液体酸中的B酸和L酸。它们存在的范围,因简 单氧化物本身的性质而不同,取决于该元素在 元素周期表中所处的位置,即电负性。
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3 硫化物
最近20年来,以硫离子合成微孔结构非氧 化合物的研究工作逐渐开展起来,这类化合物 的特殊结构导致其奇特的物理、化学性能,如 超导、非线性光学及催化性能,逐渐成为固体 化学一个十分活跃的研究领域。微孔复合金属 硫族化合物在催化、离子交换等方面具有应用 价值,而且因其独特的光电性能,在半导体、 光电导体、非线性光学等方面具有应用前景, 因此成为十分活跃的研究领域。
张灏(hao)以大孔阳离子交换树脂为催化剂合 成水杨酸异戊酯。
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张铁成等以磺酸型阳离子交换树脂催化合成了丙
烯酸丁酯,反应6 h,酯的转化率可达95.5%,且催 化剂的性能稳定,可重复使用10次以上。
完整版峻峰等采用高比表面积、高孔隙率的凹凸棒石 粘土微球作为载体,制备了高效球形催化剂,并研究
了其乙烯聚合反应,得到了比较好的结果。
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9 固体酸超强酸
SO42- /MX OY 型固体超强酸是一种经典的固体酸, 它是以某些金属氧化物(MX OY )为载体,以SO42-为负载 物的固体催化剂。
SO42- /MX OY型固体超强酸具有以下优点:① 对水稳定性很好,如SO42- /ZrO2在空气中长时间放置 后,只需加热1小时将表面吸附的水除去即可恢复活性。 ② 其表面吸附的SO42-与载体表面结合很稳定,即使水 洗也不易除去。③ 能在高温下使用。④其腐蚀性很小。
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邵作范等以硫酸铁水合物为催化合成了乙酸乙酯、 丙酯、丁酯、戊酯、异戊酯等,产率均在85%以上。
夏泽斌等用水合硫酸铁作催化剂,催化丙烯酸与 多种醇的酯化反应,发现其具有良好的催化活性,并 探讨了催化酯化反应的可能机理。
无机盐复合物如AlCl3一Fe2(SO4)3,邹新禧等认为 其具有超强酸性.
固体酸催化剂的分类以及研 究近况
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一、固体酸催化剂的分类
目前为止开发出的固体酸大致可分为九类(见下表):
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二、各类固体酸催化剂的特点 和研究近况
1 固载化液体酸
此类催化剂的优点是催化效率高,但反应后 液体酸催化剂分离困难,副产物也比较多;将 其固载后使用,一定程度上解决了催化剂的分 离问题,但反应过程中活性组分会不断流失, 催化剂使用寿命短。此外,严重的腐蚀问题也 难以解决。
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由于SO42- /MX OY型固体超强酸的上述优点,其在 酯合成上的应用研究也是广泛而深入。
蒋平平等研制了SO42- /ZrO2固体超强酸催化剂, 并催化合成了偏苯三酸三辛酯。
王世涛等研制了复合固体超强酸SO42- /TiO2 – Al2O3,并以该催化剂合成了甲酸二辛酯(DOP)。
其他一些需要解决的问题
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三、发展方向
弄清超强酸性和催化活性产生的机理和规律从理论上 指导合成和制备各种高性能的固体酸催化剂,在应用 研究上则根据工业化生产的要求提高使用寿命和拓展 使用范围。
很多固体酸在实验过程中容易失活,因此需制备一种 稳定性能高的固体酸。
从催化剂的源头出发,研究其合成规律,并开发出一 种具有普遍酸催化作用的催化剂,扩大固体酸催化剂 的应用机会。
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5 沸石固体酸
沸石固体酸是工业催化剂的重要种类,具有高的 酸强度和催化活性.
李红等以固体超强酸TiO2/SO42- 沸石分子筛为催 化剂合成了邻苯二甲酸二辛酯,反应时间3 h,反应温 度为190℃ ~210℃ ,酯化率可达98%以上。
徐景士等用固体超强酸/沸石分子筛催化合成了 尼泊金酯
张晋芬等以磷钨和硅钨两种系列杂多酸的一系列铯 盐作为催化剂合成乙酸乙酯,选择性为100%。
但是用杂多酸类催化剂进行均相催化酯化,在催化 剂的回收方面并不理想。
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7 阳离子交换树脂
离子交换树脂是缩合反应、脱水反应的有效催化 剂。阳离子交换树脂类催化剂反应条件温和,副产物 少,并具有其他固体酸催化剂的优点,即产物后处理 简单,催化剂易与产品分离,可循环使用,便于连续 化生产,对设备不腐蚀等。
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4 金属盐
磷酸盐和硫酸盐都可用作酯化反应的催化 剂,其中人们对硫酸盐的水合物研究较多。下 面是这方面的一些最新研究成果:
刘新河以硫酸铁水合物为催化剂催化合成苯甲酸 异戊酯,其最佳工艺条件:醇酸比3:1,催化剂用量4 %,反应时间3.0 h,反应温度140-145℃ ,酯收率 92.7%
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