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酸碱型催化剂及其催化过程
酸碱催化剂是石油化工中使用最多的催化剂,其催化作用是通过质子转移得以实现的。
像裂解、异构化、烷基化、歧化、聚合、水合、水解等一些重要反应。
工业上应用的酸催化剂多数是固体酸,常见的有硅酸铝、氧化物、分子筛,金属盐类、酸性离子交换树脂等。
酸碱型催化剂研究进展
近30年来,对于固体酸的催化剂的组成、结构、活性、选择性等与其表面酸中心的形成和酸性质的联系有了比较深入的了解,使得多相酸催化在理论和实践上获得了长足的进展。
对固体碱催化剂的研究和了解较少一些,近年来也加强了研究。
本章重点内容
酸碱的基本概念;
酸性质及其测定方法;
酸中心的形成;
分子筛的结构
分子筛的催化作用。
Bronsted和Lewis的定义
凡是能给出质子或者接受电子对的物质称为酸(B酸或L酸)
NH3十H3O+=NH4+十H2O
凡是能接受质子或者给出电子对的物质称为碱(B碱或L碱)
BF3十:NH3  F3B:NH3
固体表面的酸碱性质
酸、碱中心的类型
酸、碱强度
酸、碱量
固体酸中心类型
B酸中心和L酸中心两类
为了阐明固体酸的催化作用,常常需要区分B酸中心还是L酸中心。
研究NH3和吡啶等碱性物质在固体表面上吸附的红外光谱可以作出这种区分。
NH3在固体表面上吸附的红外光谱
NH3吸附在L酸中心时,是用氮的孤对电子配位到L酸中心上,其红外光谱类似于金属离于同NH3的配位络合物,吸附峰在3300 cm-1及1640 cm-1 处;
NH3吸附在B酸中心上,接受质子形成NH4+,吸收峰在3120 cm-1,及l 450 cm-1处。
吡啶做探针的红外光谱法
以吡啶做探针的红外光谱法,是广泛采用的方法。
吡啶吸附在B酸中心上形成吡啶离子,其红外特征吸收峰之一在l 540 cm-1 处。
吡啶吸附在L酸中心上形成配位络合物,特征吸收峰在1447—14 60 cm -1处。
HZSM—5沸石上B酸、L酸与吡啶作用后的红外光谱
酸中心的酸强度及其测定
酸强度是指给出质子的能力(B酸强度)或者接受电子对的能力(L酸强度)。酸强度表示酸与碱作用的强弱,是一个相对量。
用碱性气体从固体酸脱附的活化能,脱附温度,碱性指示剂与固体酸作用的颜色等都可以表示酸的强度。通常用酸强度函数Ho表示固体酸强度,Ho也称为Hammett函数。