酸中心的形成与结构VIP专享VIP免费

第三章酸碱型催化剂及其催化作用一．酸碱的基本概念二．酸性质及其测定方法三．酸中心的形成四．酸碱催化机理五．典型催化剂及其催化作用六．分子筛及其催化作用反应类型主要反应催化剂典型代表催化裂化重油馏分→汽油+柴油+液化气+干气稀土超稳Y分子筛（REUSY）烷烃异构化C5/C6正构烷烃→C5/C6异构烷烃卤化铂/氧化铝芳烃异构化间、邻二甲苯→对二甲苯HZSM-5/Al2O3甲苯歧化甲苯→二甲苯+苯HM沸石或HZSM-5烷基转移二异丙苯+苯→异丙苯Hβ沸石烷基化异丁烷+1-丁烯→异辛烷HF，浓H2SO4芳烃烷基化苯+乙烯→乙苯苯+丙烯→异丙苯AlCl3或HZSM-5固体磷酸（SPA）或Hβ沸石择形催化烷基化乙苯+乙烯→对二乙苯改性ZSM-5柴油临氢降凝柴油中直链烷烃→小分子烃Ni/HZSM-5（双功能催化剂）烃类芳构化C4-C5烷、烯烃→芳烃GaZSM-5乙烯水合乙烯+水→乙醇固体磷酸酯化反应RCOOH+R’OH→RCOOR’H2SO4、H3PO4或离子交换树脂醚化反应2CH3OH→CH3OCH3HZSM-5工业上重要的酸催化剂及催化反应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。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。工业上重要的酸催化剂及催化反应凡是能接受电子对的物质称为L酸，凡是能给出电子对的物质称为L碱BF3＋:NH3F3B:NH3L酸L碱配位化合物L酸可以是分子、原子团、正碳离子或具有电子层结构未被饱和的原子。L酸与L碱的作用实质上是形成配位化合物。一、酸碱的基本概念1.酸碱定义Lewis酸碱定义凡是能给出质子的物质称为B酸或质子酸，凡是能接受质子的物质称为B碱正反应：H3O+给出质子B酸NH4+接受质子B碱逆反应：NH4+给出质子B酸H2O接受质B碱一、酸碱的基本概念1.酸碱定义Bronsted酸碱定义++3342NH+HONH+HOH3O+和H2O分别构成两个酸碱对，NH4+是NH3的共轭酸，NH3是NH4+的共轭碱固体酸天然粘土矿物:高岭土、膨润土、蒙脱土、天然沸石担载酸:H2SO4、H3PO4、CH3COOH等载于氧化硅、石英砂、氧化铝、硅藻土上阳离子交换树脂焦炭经573K热处理金属氧化物及硫化物:ZnO、CdO、Al2O3、CeO2、ZrO2、TiO2、As2O3、Bi2O3、Sb2O3、V2O5、Cr2O3、MoO3、WO3、CdS、ZnS等氧化物混合物:SiO2-Al2O3、SiO2-TiO2、SiO2-MgO、Al2O3-Fe2O3、TiO2-NiO、ZnO-Fe2O3、MoO3-CoO-Al2O3、杂多酸、人工合成分子筛等金属盐:MgSO4、CaSO4、SrSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、FeSO4、NiSO4、(NH4)2SO4、AlPO4、Zr3(PO4)4、SnCl2、TiCl4、AlCl3、BF3、CuCl等固体碱担载碱:NaOH、KOH载于氧化硅或氧化铝上，碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝上，K2CO3、Li2CO3载于氧化硅上等阴离子交换树脂焦炭于1173K下热处理，或用NH3、ZnCl2-NH4Cl-CO2活化金属氧化物:Na2O、K2O、Cs2O、BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、La2O3CeO4等氧化物混合物:SiO2-MgO、SiO2-CaO、SiO2-BaO、SiO2-ZnO、ZnO-TiO2、TiO-MgO等金属盐:Na2CO3、K2CO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3、(NH4)2CO3、KCN等经碱金属或碱土金属改性的各种沸石分子筛液体酸H2SO4、H3PO4、HCl水溶液、醋酸等液体碱NaOH水溶液、KOH水溶液一、酸碱的基本概念2.酸碱催化剂的分类1.酸中心的类型2.酸量3.酸强度4.酸碱对协同位二、固体表面的酸碱性质及其测定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。二、固体表面的酸碱性质及其测定1.固体酸中心类型及其测定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子同NH3的配位化合物，吸附峰在3300cm-1及1640cm-1处；NH3吸附在B酸中心上，接受质子形成NH4+，吸收峰在3120cm-1，及1450cm-1处。二、固体表面...