化学论文 固体超强酸概述资料
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SO42—/MXOY型固体超强酸及其催化酯化
张术华;毛友安
【期刊名称】《化学研究与应用》
【年(卷),期】1997(9)4
【摘要】SO4^2-/MXOY型固体超强酸用作酯化反应的催化剂,具有催
化活性高、选择性好、易与产品分离、无污染、可重复利用等优点。
本文综述了SO4^2/MXOY型固体超强酸的研究进展及其在酯化反应中的催化作用。
探讨了这类固体超强酸的制备条件、表面结构及其用作酯化催化剂的性能和寿命等问题。
【总页数】5页(P327-331)
【作者】张术华;毛友安
【作者单位】国防科学技术大学材料工程与应用化学系;国防科学技术大学材料工
程与应用化学系
【正文语种】中文
【中图分类】O621.4
【相关文献】
1.邻苯二甲酸线性高碳脂肪醇酯增塑剂合成方法的研究(Ⅱ)--SO2-4/MxOy型固体超强酸催化酯化反应行为 [J], 于丽颖;杨英杰;成乐琴;吉慧杰;杨耀彬
2.MxOy/SO42-固体超强酸催化酯化反应适宜酸强度的分析 [J], 石文平;崔波;李
旭云
3.SO42–/MxOy型固体超强酸催化剂的研究进展 [J], 陈焕章;张悦;冯雪;孙朝利
4.S042-/MxOy,型固体超强酸催化剂的改性研究 [J], 钱君律;伍艳辉;潘成强
5.SO42—/MxOy型固体超强酸的制备与应用 [J], 王;王晓梅
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东北石油大学本科学生毕业设计(论文)题目:固体超强酸催化剂在烷烃异构化中的研究进展摘要烷烃异构化加工工艺作为提高汽油辛烷值的手段,具有费用低、操作灵活、节省资源等优点,日益受到人们的关注。
在烷烃异构化工艺过程中催化剂起着重大的作用,因此对烷烃异构化催化剂的研究显得尤为重要。
而固体超强酸催化剂不仅具有较强的酸性,而且其应用性能更具有其它催化剂不可比拟的优点,如对环境友好、热稳定性较高、容易制备与保存、易与反应产物分离、可反复使用等,因而被认为是最有前途的异构化催化剂,具有广阔的应用前景。
本文主要以正戊烷异构化为例,综述了烷烃异构化各类催化剂使用的工艺条件,性能差异及优缺点,重点分析讨论固体超强酸催化剂在异构化上的应用。
关键词:异构化;固体超强酸;催化;应用AbstractAlkane isomerization process as a means of improving octane number of gasoline,has the advantages of low cost,flexible operation, save resources,etc.,increasing people's attention.The catalyst plays a significant role in the isomerization process,and therefore the study of alkane isomerization catalyst is particularly important.The solid super acid catalyst not only has a strong acidity,and its application has the advantage of better performance unmatched by other catalysts,such as environmentally friendly,high thermal stability,ease of preparation and preservation,easily separated from the reaction products, be used repeatedly etc.,which is considered the most promising isomerization catalyst,has broad application prospects. This paper mainly summarizes the alkane isomerization catalyst used in all kinds of conditions, performance differences, advantages and disadvantages taking example of Pentane Isomerization, focusing on the analysis of solid super acid catalyst in the isomerization.Key words :isomerization; solid superacid; catalysis; application. - -目录第1章概述 (1)1.1烷烃异构化的目的和意义 (1)1.2烷烃异构化的研究现状和发展 (3)第2章烷烃异构化机理 (1)2.1 烷烃异构化反应热力学影响因素 (1)2.2正碳离子及其反应 (1)2.3 烷烃异构化反应的一般机理 (5)第3章烷烃异构化工艺中的催化剂类型 (8)3.1传统烷烃异构化催化剂 (8)3.2新型烷烃异构化催化剂 (9)第4章固体超强酸催化剂在烷烃异构化的研究124.1固体超强酸分类 (12)4.2固体超强酸的制备 (13)4.3 影响固体超强酸性能的因素154.4 固体超强酸的改性 (17)4.5 固体超强酸的失活与再生 (19)结束语22参考文献 (23)致27第1章概述1.1烷烃异构化的目的和意义在过去很长一段时间里,通常采用加入四乙基铅或其化合物来提高汽油的辛烷值,但铅化合物对环境造成污染。
固体超强酸催化剂改性研究进展固体超强酸催化剂是一种重要的催化材料,具有广泛的应用前景。
近年来,固体超强酸催化剂改性研究得到了广泛关注。
本文将从超强酸催化剂的性质和结构、催化剂的改性方法以及改性对催化性能的影响三个方面对固体超强酸催化剂改性研究进展进行探讨。
首先,固体超强酸催化剂的性质和结构对其催化性能具有重要影响。
传统的超强酸催化剂主要以氧化硫酸铁为代表。
随着研究的深入,人们发现了许多新型的固体超强酸催化剂。
例如,氧化钒、氧化铼、氧化碘等催化剂也具有超强酸性。
此外,固体超强酸催化剂的结构也对其催化性能起着重要作用。
人们通过调控催化剂的孔结构大小、壁厚度、晶型等来提高催化剂的活性和选择性。
其次,催化剂的改性方法主要分为物理改性和化学改性两种。
物理改性主要是通过改变催化剂的物理性质来提高其催化活性,如高温处理、爆炸治疗、离子注入等。
化学改性则是通过引入其他化合物或形成复合材料来改善催化剂的催化性能,如负载改性、金属离子改性、阳离子改性等。
这些改性方法可以有效地调控催化剂的酸性、碱性、导电性等性质,从而提高其催化活性和稳定性。
最后,改性对固体超强酸催化剂的催化性能影响较大。
一方面,改性可以有效地提高催化剂的活性和选择性。
例如,将贵金属纳米颗粒与催化剂负载在一起可以提高催化剂的活性;引入碱金属离子可以提高催化剂的选择性。
另一方面,改性也可以增加催化剂的稳定性。
例如,通过负载改性可以减少催化剂的失活速度;引入稀土离子可以提高催化剂的耐高温性能。
综上所述,固体超强酸催化剂改性研究已取得了一系列重要进展。
通过调控催化剂的性质和结构、采用物理和化学改性方法,可以显著提高固体超强酸催化剂的活性、选择性和稳定性。
随着对催化剂改性机理的深入研究,相信未来固体超强酸催化剂改性研究将取得更加突破性的进展。
超强酸种类、性质及其用途超强酸的发现:在很长的一段时间内,人们认为王水就是酸中之王,是最强的酸了,因为即使是黄金,遇到王水也会像“泥牛入海”一样很快变的无影无踪。
直到有一天奥莱教授和他的学生偶然发现了一种奇特的溶液,它能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛,人们才知道其实王水并不是最强的酸,还有比它强的酸,这就是魔酸,又叫超强酸,也称为超酸。
从成分上看,超强酸是由两种或两种以上的含氟化合物组成的溶液。
它们的酸性强的令人难以置信,比如氢氟酸和五氟化铅按1∶0.3(摩尔比)混合时,它的酸性是浓硫酸的1亿倍;按1∶1混合时,它的酸性是浓硫酸的10亿倍。
所以王水在它们面前只能是“小巫见大巫”。
由于超强酸的酸性和腐蚀性强的出奇,所以过去一些极难或根本无法实现的化学反应,在超强酸的条件下便能顺利进行。
比如正丁烷,在超强酸的作用下,可以发生碳氢键的断裂,生成氢气,也可以发生碳键的断裂,生成甲烷,还可以发生异构化生成异丁烷,这些都是普通酸做不到的。
自从奥莱教授和他的学生发现超强酸以后,人们又开始研究起强酸,可以说是他们重新点燃了人们研究强酸的兴趣。
迄今为止,化学家已找到了多种新的超强酸。
也许在不久的将来还会发现更多的超强酸。
现在已知的几种,除了可以做酸性催化剂外,还可以做有机化合物或无机化合物的质子化剂,至于在其他领域有没有应用还等待人们去发现。
超强酸的主要类型:a. 布朗斯特超酸,如HF、HClO4、HSO3Cl、HSO3F和HSO3CF3等,室温下为液体,本身为酸性极强的溶剂。
b. 路易斯超酸:SbF5、AsF5、TaF5和NbF5等,其中SbF5是目前已知最强的路易斯酸,可用于制备正碳离子和魔酸等共轭超酸。
c. 共轭布朗斯特—路易斯超酸:包括一些由布朗斯特和路易斯酸组成的体系。
如:H2SO4·SO3(H2S2O7);H2SO4·B(OH)3;HSO3F·SbF5;HSO3F等。
d. 固体超酸:硫酸处理的氧化物TiO2·H2SO4;ZrO2·H2SO4;路易斯酸处理的TiO2·SiO2等。
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 defi niti on of super acid, acidity determ in ati on for a brief in troducti on.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 in troduced. solid superacid catalysts are applied in orga nic react ions which is the key in the article. Pointing out the advantages of solid superacids and some shortcomings. Finally,developme nt trends of solid superacid catalysts are put forward.Key words:Superacid; solid superacid; catalyst; applicati on; developme nt1超酸的简单介绍1.1超酸的定义超强酸是指酸强度比100 %的硫酸还要强的酸,特酸度函数HO < -11.94 的酸。
固体超强酸的制备、表征及其在酯化反应中的应用嘿,朋友们!今天咱们来聊聊固体超强酸,这可是化学界的超级厉害角色呢,就像化学世界里的超人一样。
固体超强酸的制备啊,就像是在玩一场神秘的魔法游戏。
科学家们像是魔法师,把各种原料混合搅拌,加热冷却,就为了创造出这个超强酸。
它的制备过程就像是精心烹饪一道超级复杂的菜肴,差一点调料或者火候不对,可能就做不出完美的固体超强酸啦。
那怎么知道这个固体超强酸到底好不好呢?这就需要表征啦。
表征就像是给固体超强酸做个体检,各种高科技手段就像X光、B超之类的。
通过这些手段,我们能清楚地看到它的内部结构,就像看清楚超人的骨骼和肌肉一样神奇。
说到固体超强酸在酯化反应中的应用,那可真是大显身手啊。
你知道酯化反应吧,就像两个小伙伴,一个是醇(比如乙醇,C₂H₅OH),一个是羧酸(比如乙酸,CH₃COOH),它们俩要结合在一起,变成酯(乙酸乙酯,CH₃COOC₂H₅)。
这个过程就像两个人拉手结婚一样,反应方程式是:CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O。
可是这个反应有时候就像两个害羞的人,进展很慢。
这时候固体超强酸就像一个超级媒婆,大大加快这个反应的速度。
它站在旁边,对着醇和羧酸喊:“你们俩快点拉手呀!”在固体超强酸的催化下,这个反应就像开了挂一样,迅速进行。
固体超强酸的催化效率高得夸张,就像一辆超级跑车,一下子就把酯化反应这个“小目标”给带到终点。
而且它还很稳定,不像有些催化剂,稍微有点风吹草动就不行了。
它就像一个坚强的战士,不管周围环境怎么变化,都能稳稳地催化酯化反应。
使用固体超强酸还有一个好处呢,就像打扫卫生很方便一样。
它很容易从反应体系中分离出来,不像一些液体催化剂,和反应产物混在一起,分都分不开,就像纠缠不清的藤蔓。
它在工业上的应用也很多,就像到处都有它的粉丝一样。
在香料制造中,那些香香的酯类很多都是靠固体超强酸催化合成的。
比如说合成菠萝香味的酯,有了固体超强酸,就像有了一把快速制造香味的钥匙。
固体超强酸催化剂的研究进展刘桂荣1 王洪章2(1.赣南师范学院化学与生命科学系江西赣州341000 2.江西省化学工业学校)摘 要:固体超强酸是当前催化领域研究的热点之一。
本文对固体超强酸的分类、制备、及应用进行了较为详细的阐述,井对固体超强酸的研究前景作了展望。
关键词:固体超强酸催化剂 分类 制备 应用 研究前景1 固体超强酸概述酸催化剂是一种非常重要的,广泛应用于许多重要的化学反应。
酸催化反应一般都符合Bronsred规则,即反应速度与催化剂的酸强度成正比,因此提高催化剂的酸强度并加以利用,一直是催化领域研究的焦点之一。
自从20世纪50~60年代开始,超强酸的研究就逐步受到重视。
在1960s年代,液体超强酸得到广泛的研究。
最早应用于酸催化剂的液体超强酸大多含有卤素(尤其是氟),存在着许多缺点,如催化剂与生成物混杂不宜分离,成本较高,对设备腐蚀性强,,不能回收重复使用,易对环境造成污染,常给人们带来许多棘手的废物处理等问题。
为了解决这些问题,人们开始致力于固体超强酸(S olidSuperacids)的研究。
自1979年日本科学家Hino等人首次合成出S O2-4/Fe2O3固体超强酸以来[1]。
引起了人们的广泛重视,人们便对固体超强酸进行了大量研究,并合成了一系列无卤素型S O2-4/ WxOy固体超强酸体系催化剂。
所谓固体超强酸是指比100%硫酸的酸强度还强的固体酸。
固体超强酸的酸性可达100%硫酸的1万倍以上。
由于固体超强酸没有液体超强酸带来的诸多问题,与传统的催化剂(如硫酸)相比,具有催化活性高、不腐蚀反应设备,无“三废”污染,制备方便,可再生重复使用,催化剂与产物分离简单等优点,固体超强酸的研究和应用成为寻求新型绿色环保型催化剂的热点领域,对促进化工行业向绿色环保化方向发展具有重要的意义,成为了当前催化研究的热点之一[2]。
2 固体超强酸分类[3]现有文献一般将固体超强酸分为两大类,一类是含卤素(多为氟)的,另一类是不含卤素的。
固体超强酸概述摘要:当下环保呼声日益高涨、可持续发展日益被重视,环境污染问题已是非解决不可。
固体超强酸被认为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,对其进行综合论述和研究具有十分重要的意义。
本文从固体超强酸的性质和定义、分类、合成方法(各方法的原理、影响因素及如何影响)、表征(酸中心模型、酸性、酸强度、酸结构)及固体超强酸催化剂在烷基化反应、异构化反应、脱水反应、缩醛反应、酯化反应的应用这五方面对其进行了综述。
关键词:固体超强酸;催化剂;应用在化学工业生产中,很多有机化学反应的进行需要酸催化,包括酯化反应、烷基化、酰基化、聚合反应、异构化、氧化反应、醇的脱水反应,还有些如硝化、氢化、羟基化、重排反应、氢交换、降解、卤化、氯化苯以及氯化烷烃的还原等,工业生产上大量使用液体酸进行催化。
这些液体常规酸包括硫酸、氢氟酸、磷酸等,它们在反应中表现出很好的催化性能,但缺点也很明显。
液体酸容易腐蚀仪器、难于和产物分离、造成大量污水排放,对环境带来了很大的危害。
固体酸催化剂的研究历史由来己久,随着人们环保意识的增强以及各国政府相继制定越来越严格的环保法规,相比较传统的液体酸催化剂,固体酸催化剂自身的优势也逐渐引起科学家们的兴趣和重视,对它们的研究热潮一浪高过一浪。
当我们喊出建设和谐社会和可持续发展的社会口号时,环保催化剂的研发也应引起人们的重视。
羧酸酯在工业上的用途非常广泛,工业上合成羧酸酯一直采用浓硫酸为催化剂,由于浓硫酸存在一些人所共知的缺点,国内外学者一直在研究新的催化剂来取代浓硫酸。
目前文献报道的酯化反应催化剂有很多,但绝大部分仅限于实验室研究,几乎未见工业化报道,其中固体超强酸就是一种新型酯化反应催化剂。
自1979年Hino等合成ZrO2/SO42-和TiO2/SO42-以来,这种催化剂由于具有不腐蚀设备、不污染环境、催化反应温度低、稳定性能好、制备方法简便、处理条件易行、便于工业化、有很好的应用前景,而得到了广泛的研究和应用。
1 固体超强酸的性质和定义超强酸是指比100%硫酸的酸强度还强的酸。
其酸强度用Hammett指示剂的酸度函数H0表示。
已知100%硫酸的H0=-11.93,凡是H0值小于-11.93的酸均称为超强酸,H0值越小,该超强酸的酸强度越强。
超强酸和通常的酸一样,有Bronsted型(B酸)和Lewis型(L酸)。
把质子给予碱B:的HA是B酸,而从碱B:接受电子对的A是L酸。
B: +HA→ B: H+A+ (1)B: +A →B: A (2)所谓固体超强酸是指比100%硫酸的酸强度还强的固体酸。
固体超强酸的酸性可达100%硫酸的1万倍以上。
固体超强酸与液体酸相比它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,对我们解决上述问题带来了曙光。
固体超强酸的研究成为催化剂研究的一个热点。
2 固体超强酸分类超强酸分为液体超强酸和固体超强酸两种,液体超强酸大多是由氟化氢或氟磺酸与氟化物或三氧化硫按一定摩尔比混合而成的复合物;固体超强酸按结构分为含卤素和不含卤素的两大类。
前者是由氟氧化物负载在无机物(如无机氧化物、石墨、高岭土、活性碳等)表面构成的;后者是将硫酸根吸附在氧化物表面上而形成的。
随着固体超强酸催化剂研究的不断深入,又可进一步把固体超强酸分为五大类[1]:2.1 负载型2.1.1 负载卤素的固体超强酸此类催化剂是将氟化物负载于特定载体上而形成的超强酸,如:SbF5 - TaF5(Lewis酸),SbF5-HF-A1F3 (三元液体超强酸)Pt-SbF5(活性组分+氟化物等)。
由于制备的原料价格较高,对设备有一定腐蚀性,在合成及废催化剂处置过程中都产生难以处理的三废问题,催化剂虽然活性高但稳定性差,存在怕水和不能在高温下使用等缺点,因而它并不是理想的催化剂,目前这类含卤素的固体超强酸在研究和应用方面很少。
2.1.2 负载金属氧化物的固体超强酸由于负载硫酸根离子的固体超强酸在液体中SO42-会缓慢溶出,因而1989年后,日本的荒田一志等在SO42-/MxO Y超强酸的基础上合成了负载金属氧化物的超强酸[2]。
此酸在溶液中和对热的稳定性都很高,可用于高温及液相反应如:SiO2 /TiO2、SiO2/ZrO2、SiO2/Al2O3、TiO2/ZrO3、MoO3/ZrO2等二元氧化物。
近年来,也有对三元复合氧化物的超强酸的研究。
对于负载金属氧化物的固体超强酸的研究报道很少,其原因可能与它们的酸强度相对较弱有关。
2.2 混合无机盐复配而成的固体超强酸1979年one等报道了卤化铝与某些金属硫酸盐或金属卤化物混合具有超强酸性。
邹新禧发现AlCl3与Fe(SO4)3混合物有超强酸性,对戊烷异构化有较高的催化活性,在室温下反应25h戊烷的转化率为72.3%[2]。
2.3 硫酸根离子改性金属氧化物Tanabe等人在研究SO42-等阴离子对TiO2性质的影响时发现SO42-的引入对TiO2的酸催化活性有很大提高。
1979年日本学者M11ino等首次报道了SO42-/MxO Y型固体超强酸(SO42-/Fe2O3)的制备方法,并用于催化烷烃骨架异构化反应,在过去的两多年中,研究人员开发出各种基于某些金属氧化物的SO42-/MxO Y型固体超强酸,主要有锆系(SO42-/ZrO2)、钛系(SO42/TiO2)和铁系(SO42-/Fe2O3)[3]。
夏勇德等首次报道了(NH4)2S2O8浸渍无定形ZrO2可以制备超强酸性和催化活性比SO42-/ZrO2更强的新型固体超强酸S2O82-/ZrO2,并提出了S2O82-/ZrO2可能的活性位结构模型[3]。
这类固休超强酸催化剂有S2O82-/ZrO2、S2O82-/TiO2、S2O82-/ZrO2-Al2O3、S2O82-/ZrO2-Y2O3、S2O82-/ZrO2-TiO2等。
2.4杂多酸固体超强酸杂多酸固体超强酸主要具有Keggin 结构,强酸型分子筛,层柱牯士杂(H8-n XnM12O40 ),结构中X为中心原子(P5+、Si4+等),M为Mo6+或W6+等金属原子,这类超强酸有H3PW12O40,H3SiW12O40等[4]。
杂多酸固体超强酸是酸性极强的固体催化剂,可使一些难以进行的酸催化反应在温和的条件下进行。
但是此类超强酸的缺点与卤素类固体超强酸类似,在加工和处理中存在着“三废”污染问题,因而,它的前景也不是很理想。
2.5 沸石固体超强酸沸石固体超强酸是工业催化剂的重要种类,具有高的酸强度和催化活性。
如王庆昭等,采用经TiCl4同晶取代并由( NH4 )2SO4 促进的脱铝丝光沸石,可在常温下使正丁烷异构化反应,140min时,异丁烷的收率达11%等[4]。
该类催化剂的酸强度和催化活性均超过SbF5/SiO2 /Al2O3。
沸石催化剂的工业应用相当成熟,如能在此基础上引入超强酸催化剂的高催化活性,可望研制出新一代的工业催化剂。
3 固体超强酸的合成方法固体催化剂的催化性能主要取决于它的化学组成和结构,但由于制备方法的不同,尽管成分、用量完全一样,所制备出催化剂的性能仍可能有很大的差异。
因此,研究催化剂的制备方法,具有十分重要的意义。
对于固体超强酸催化剂的制备,可以查到很多文献,许多文献中固体超强酸催化剂的制各步骤相似。
常用的方法有:沉淀法、浸渍法、热分解法、熔融法、还原法等。
3.1浸渍法3.1.1浸渍法的定义浸渍法是制造固体催化剂的方法之一,即将一种或几种活性组分通过浸渍载体负载在载体上的方法[5]。
通常是用载体与金属盐类的水溶液接触,使金属盐类溶液吸附或贮存在载体毛细管中,除去过剩的溶液,再经干燥、煅烧和活化制得催化剂。
3.1.2 浸渍法的原理一般原理是通过毛细管压力使液体(活性组分)渗透到载体空隙内部;但如果有使用真空的话,那么内外压力差也是活性组分进入的一个因素。
真空的好处可以清除孔里面的杂质和水分,因而相对能使更多的活性相进入,增加负载量。
3.1.3 浸渍法的影响因素积是从外表面开始发生,使用蛋白型催化剂就可以保护活性组分不中毒,可延长使用寿命。
3.2 沉淀法3.2.1 沉淀法的定义沉淀法是制造催化剂最普遍采用的一种方法,应用于制各单组分、多组分的催化剂。
该法是在搅拌情况下把碱性物质加入金属盐类的水溶液中,产生沉淀,再将沉淀洗净、过滤、干燥、焙烧制备出所需的催化剂。
沉淀过程是一个化学过程,在过程中参加反应的离子彼此结合,生成的沉淀物从溶液中分离出来。
一般沉淀过程很复杂,有很多副反应发生。
3.2.2沉淀法的原理其基本原理是在含金属盐类的水溶液中,加进沉淀剂,以便生成水合氧化物,碳酸盐的结晶或凝胶,将生成的沉淀物分离,洗涤,干燥后,即得催化剂。
3.2.3沉淀法的影响因素3.2.3.1沉淀剂的选择尽可能使用易分解并含易挥发成分的沉淀剂。
常用沉淀剂有氨气、氨水和铵盐,还有二氧化碳和碳酸盐和碱类以及尿素等。
最常用的沉淀剂是氢氧化铵和碳酸铵等;形成的沉淀物必须便于过滤和洗涤。
盐类沉淀剂原则上可以形成晶形沉淀,而碱类沉淀剂都会生成非晶形沉淀;沉淀剂的溶解度要大一些;沉淀剂不应造成环境污染。
3.2.3.2溶液浓度的影响溶液中生成沉淀的首要条件之一是其浓度超过饱和浓度[7]。
溶液的饱和度:*C C =α 溶液的过饱和度:**C C C -=β (C :溶液浓度 C*:溶液饱和浓度) 溶液浓度对沉淀过程的影响表现在对晶核的生成和晶核生长的影响。
晶核的生成:沉淀过程要求溶液中的溶质分子或离子进行碰撞,以便凝聚成晶体的微粒-晶核。
这个过程称为晶核的生成或结晶中心的形成。
溶液中生成晶核是产生新相的过程。
单位时间内单位体积溶液中生成的晶核数目N=k(C-C*)m ,m 值为3~4,k 是晶核生成速率常数。
晶核的生长:晶核生成后更多的溶质分子或离子向晶核的表面扩散,使晶核长大的过程。
晶核生长包括扩散和表面反应两步,先扩散至固液界面上,然后经表面反应进入晶格。
当扩散和表面反应达到平衡时*)'(')'(C C s k C C D s-=-δD :溶质粒子扩散系数;s :晶体的表面积; δ:溶液中滞留层厚度;k ´:表面反应速率常数晶核生长速率*)'('C C s k dtdm -=[8] 3.2.3.3沉淀温度当溶液中溶质数量一定时,温度高则过饱和度降低,使晶核生成的速率减小;温度低使溶液过饱和浓度增大,使晶核生成速率提高。
一般温度与晶核生成速率关系曲线存在极大值。
晶核生成速率最大对应的温度低于晶核生长速率最大对应的温度,所以低温一般得到小颗粒。
3.2.3.4加料顺序加料顺序对沉淀物性质有较大影响。
正加法:将沉淀剂加到金属盐类溶液中;倒加法:将盐类溶液加到沉淀剂中。