固体酸催化剂的研究进展讲课稿

第四章固体酸、碱催化作用第一课时：典型固体酸催化剂示例及烷烃的酸催化裂解教学目的：了解固体酸催化剂及烷烃的酸催化裂解方式教学难点：烷烃的酸催化裂解方式知识重点：固体酸催化剂的发展和烷烃的酸催化裂解方式的分析所谓固体酸是具有Brønsted酸(即质子酸)中心及(或)Lewis酸中心的固体物质。

固体酸中心和均相催化酸中心在本质上是一致的，不过，固体酸催化剂中，还可能有碱中心参与协合作用。

目前许多均相酸催化剂有渐为固体酸催化剂所取代之势，这是因为固体催化剂具有易分离回收、易活化再生、高温稳定性好、便于化工连续操作、且腐蚀性小的特点。

固体酸催化剂的选择成功，才使现代石油炼制及合成汽油的发展有了基础。

最典型最重要的固体酸催化化工过程，要算石油炼制中的催化裂化、催化重整以及催化加氢裂解等过程。

现以石油炼制中的催化裂化为例，讲述固体酸催化剂的发展过程。

催化裂化过程不仅是深度加工增产轻质油品的主要手段，近年来由于新型催化剂及新工艺的发展，还可按实际需要，多产大量裂化气体作为石油化工的原料。

催化裂化用200-500 o C之间的重馏分油为原料(包括减压馏分，直馏轻柴油、焦化柴油和蜡油等)，以硅铝酸盐为催化剂，反应温度在450-550 o C之间(随反应器类型而异)。

它是个产量大(每个大型催化裂化装置，每年裂化油品百万吨以上)，技术条件要求高(例如催化剂每接触油汽几分钟甚至几秒钟就要再生，每分钟流过流化器的催化剂达10吨或更多，随着催化剂活性的提高，为了加快再生速度，要求更苛刻的再生条件，例如600-650 o C，甚至700 o C)，催化剂消耗大(每吨进料油消耗约0.3-0.6公斤催化剂，催化剂机械强度差的，消耗还要大得多)的现代化化工过程。

这意味着催化剂的活性、选择性、稳定性的稍微提高，对生产实际将具有重大意义。

正因为如此，催化裂化催化剂几十年来不断地推陈出新。

催化剂的选择比较明显地经历以下三个阶段：一、1936年开始采用天然粘土催化剂(例如酸处理过的白土－微晶膨润土、蒙脱土、高岭土)。

固体酸催化剂引言：固体酸催化剂是一种在化学催化中广泛应用的材料，具有高度的催化活性和选择性。

与传统液体酸催化剂相比，固体酸催化剂具有许多显著的优势，如易于分离回收、稳定性好、不易受污染等。

本文将介绍固体酸催化剂的基本概念、制备方法、催化机制以及应用领域等方面的内容。

一、固体酸催化剂的基本概念固体酸催化剂是指以固体物质为载体的酸催化剂，其活性部位通常是由酸性中心（如氧化物、酸基等）组成的。

固体酸催化剂的酸性被认为是由于其表面酸性基团形成的。

在固体酸催化剂中，酸性中心具有一定的酸解离常数和酸位密度，这些特性决定了固体酸催化剂的酸性强弱和催化活性。

酸解离常数越大，酸位密度越高，固体酸催化剂的酸性越强，催化活性也越高。

二、固体酸催化剂的制备方法固体酸催化剂的制备方法多种多样，常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、固相法、共沉淀法、离子交换法等。

溶胶-凝胶法是一种常用的固体酸催化剂制备方法。

该方法通过将溶胶中的金属盐与凝胶剂混合，经过溶胶的凝胶化和干燥过程后得到固体酸催化剂。

固相法是一种通过固体相反应制备固体酸催化剂的方法。

该方法一般需要将反应物粉末混合均匀，然后在高温条件下进行反应，最终得到固体酸催化剂。

共沉淀法是一种通过共沉淀沉淀物来制备固体酸催化剂的方法。

该方法通常将金属盐和酸性物质的溶液混合，并通过调节溶液条件使其发生共沉淀反应，沉淀后得到固体酸催化剂。

离子交换法是一种通过固定相（如阳离子交换树脂）与水溶液中的酸性物质之间进行离子交换反应的方法来制备固体酸催化剂。

三、固体酸催化剂的催化机制固体酸催化剂的催化机制主要涉及酸中心与反应物之间的相互作用和反应过程。

固体酸催化剂的酸中心能够吸附反应物，使其发生活化，从而降低了催化反应的活化能。

酸中心还能够通过质子转移或酸碱中心之间的相互作用，参与中间体的形成和转化。

在催化过程中，固体酸催化剂的酸性中心可能发生脱附、失活、重组等反应。

这些反应可影响催化剂的活性和稳定性，甚至导致催化剂的失活。

羧基固体酸催化的研究和应用研究羧基固体酸催化是近年来在催化化学领域中备受关注的一个研究领域，因为它有着广泛的应用前景。

在化学反应中，固体酸催化技术一直都是一个非常重要和高效的工具，羧基固体酸则是一类特殊的固体酸催化剂。

接下来，我们将深入探讨羧基固体酸催化技术的研究和应用。

1. 羧基固体酸的结构和性质羧基固体酸是一种以羧基为结构特点的固体酸。

它通常是由具有羧基基团的有机物或无机物作为催化剂前驱体，通过一系列物理、化学反应合成而成。

羧基固体酸催化剂的最大优点就在于它有良好的催化活性，与此同时并且具有生物可降解性等一些优点，使得羧基固体酸催化剂得到了越来越广泛的应用。

2. 羧基固体酸催化的应用羧基固体酸催化的研究和应用主要集中在三个领域：1）。

有机合成化学；2）。

生物化学；3）。

环保化学。

相信这些领域的发展将会为羧基固体酸催化技术的进一步发展提供巨大的推动力。

（1）有机合成化学在有机合成化学领域，羧基固体酸催化剂在不同反应中起到了不同作用。

比如卡宾均化反应、马来酰亚胺化反应、酯化反应、芳香化反应等等。

在这些反应中，羧基固体酸催化剂可以在反应中提供高的酸性质量，使得中间体的生成得到高效的促进。

此外，羧基固体酸催化剂还可以作为催化剂的载体，载体的不同类型也在一定的程度上影响催化剂的活性。

（2）生物化学在生物化学中，羧基固体酸催化剂用于酶致诱导抗体的合成，还可以用于抑制细胞增殖，从而达到治疗肿瘤和其他疾病的目的。

此外，羧基固体酸催化还可以用于生物质合成和转化反应。

（3）环保化学在环保化学中，羧基固体酸催化剂主要应用于废水处理和固体废物处理。

通过与环境中的有害物质反应，羧基固体酸催化剂可以促进反应，提高反应效率，从而达到减少有害物质排放的目的。

另外，羧基固体酸催化剂还可以用于催化无机离子和有机化合物的交换反应，以减少有害物质对环境的损害。

3. 羧基固体酸催化技术的发展趋势随着科技的不断发展，羧基固体酸催化技术的应用前景越来越广阔。

碳基固体酸催化剂的制备及其催化合成生物柴油的性能研究目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景及意义 (2)1.2 研究目的和内容概述 (3)1.3 文献综述 (4)2. 实验材料与方法 (5)2.1 催化剂的原料与选择依据 (7)2.2 催化剂的制备方法 (8)2.2.1 固体酸的制备方法 (9)2.2.2 表面改性技术 (10)2.3 生物柴油的合成方法 (11)2.4 实验仪器与设备 (12)3. 碳基固体酸催化剂的表征 (12)3.1 结构表征方法 (13)3.1.1 X射线衍射 (14)3.1.2 扫描电子显微镜 (15)3.1.3 拉曼光谱 (16)3.2 性能表征指标 (17)4. 碳基固体酸催化剂催化合成生物柴油的性能研究 (18)4.1 催化剂用量对生物柴油产率的影响 (19)4.2 反应温度对生物柴油产率的影响 (20)5. 结果与讨论 (21)5.1 实验结果分析 (22)5.2 结果优化的探讨 (23)5.3 产物分布与结构特点 (24)6. 结论与展望 (26)6.1 研究结论总结 (26)6.2 创新点与贡献 (27)6.3 未来研究方向与应用前景 (28)1. 内容简述本文主要研究碳基固体酸催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用性能。

介绍了生物柴油的来源、特性和发展现状，并重点阐述了固体酸催化剂在生物柴油合成过程中的重要作用。

针对传统固体酸催化剂存在的活性不足、选择性低等问题，以碳基材料为载体，采用多种制备技术，成功合成了一系列具有良好性能的碳基固体酸催化剂。

详细分析了不同制备方法对催化剂结构、表面酸性及催化性能的影响，并通过考察催化剂在生物柴油合成反应中的活性、稳定性和选择性等关键指标，对其性能进行了系统研究。

对本研究成果作出了总结和展望，探讨了未来碳基固体酸催化剂在生物柴油合成领域的应用前景。

1.1 研究背景及意义随着全球能源需求的不断增长和环境的日益恶化，生物质能的开发利用已成为解决能源危机和环境保护的双重途径。

固体超强酸催化剂的研究与发展刘志;马骏【摘要】对固体超强酸催化剂进行了论述。

根据催化剂的不同种类将催化剂分为3类，其中 SO42-/MxOy 型固体超强酸催化剂是应用较多的固体酸催化剂。

介绍了固体超强酸催化剂的合成及酸性测定的方法，以及SO42-/MxOy 型固体超强酸催化剂在生产中的实际应用，并对固体超强酸催化剂的发展进行了展望。

%Solid superacid catalysts can be divided into three categories; among themSO42- / MxOy solid superacid catalysts have the widest application. In this paper, synthesis methods of solid super acid catalyst were introduced as well as the measuring method of acidity, and practical application ofSO42- / MxOy solid superacid catalyst in production was discussed, and the development trend of solid superacid catalysts was prospected.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P2384-2387)【关键词】固体超强酸;催化剂;SO42-/MxOy【作者】刘志;马骏【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TQ426在工业生产中，固体超强酸易与产物分离，有利于工业生产的应用，制作和研究固体超强酸成为了人们广泛关注的热点。

超强酸是Hammett酸性函数H0＜-11.93的酸称作是超强酸[1]。

固体酸催化剂的发展及应用随着化学工业的发展，对催化剂的需求不断增加，传统的液体酸催化剂由于存在操作困难、催化剂分离和回收困难等问题，逐渐被固体酸催化剂所取代。

固体酸催化剂具有易于分离和回收、催化活性稳定、推进反应平衡等优点，逐渐成为催化领域的研究热点。

根据固体酸催化剂的特性和结构，可以将其分为两类：无机固体酸催化剂和有机固体酸催化剂。

无机固体酸催化剂主要包括氧化物型固体酸和氯硅酸盐型固体酸；有机固体酸催化剂主要包括离子型固体酸和有机中空分子酸。

在无机固体酸催化剂中，氧化物型固体酸在石油化工领域有广泛应用。

例如，磷钨酸盐被广泛用于裂解重质烃、异构化烯烃和氧化沥青等反应中；氧化锆和氧化锆-磷酸钽被广泛应用于烷基化和裂解烷烃等反应中。

氯硅酸盐型固体酸主要应用于烷基化反应、异构化反应和裂化重质烃等。

有机固体酸催化剂主要应用于有机合成领域。

离子型固体酸是一种由阴离子（例如三氟甲磺酸根离子、硫酸根离子等）和阳离子组成的催化剂。

离子型固体酸催化剂能够在无水条件下催化酯化、酸酯缩合、酯异构化等反应。

有机中空分子酸以其空腔内质子化学特性而被广泛应用于催化醇醚和醛醇等反应。

固体酸催化剂的应用广泛涉及到石油化工、有机合成、环境保护等领域。

在石油化工领域，固体酸催化剂被广泛应用于烷基化、异构化、重质油催化裂解、甘油脱氢等反应。

在有机合成领域，固体酸催化剂被应用于酯化、酸酯缩合、羧酸还原、醛醇缩合等反应。

在环境保护领域，固体酸催化剂被应用于有机污染物的降解，如苯酚的催化氧化反应。

总之，固体酸催化剂由于其易于分离和回收、催化活性稳定等优点，被广泛应用于化学工业生产过程中。

随着材料科学的发展，未来固体酸催化剂将进一步优化其性能和应用范围，为各个领域的催化反应提供更多选择。

一、背景20 世纪, 催化剂的应用对发展农业、工业和提高人民的生活水平, 都起到了巨大作用。

21 世纪的化工过程主要发展趋势为: 原料的最优开发,过程能耗的降低和环境友好。

实现这些目标的关键是新的催化剂及其催化过程的开发。

固体酸催化剂廉价易得、不污染环境、容易回收并可重复利用、催化反应条件温和、收率和选择性高、后处理简便，近年来，固体酸作为有效的催化剂被广泛应用于有机反应。

固体酸催化剂的许多独到之处，是液体催化剂不能代替的. 目前生物柴油的工业化生产中普遍使用的是NaOH 、H 2SO 4等均相酸碱催化剂，该催化剂廉价且催化活性较高，但在使用中存在后处理工艺复杂，废液易对环境造成污染弊端，酸性催化剂还会对设备造成严重的腐蚀等。

而非均相催化剂比均相催化剂更具优势，容易从产物中分离，不会造成酸性废水污染，对环境污染小。

在当今提倡绿色革命的大前提下，固体催化剂无疑受到更多的关注。

固体碱为催化剂时，形成大量的皂化物使产品乳化难于分离，造成成本上升。

因此固体酸催化剂是制备生物柴油的一种更好的选择。

固体酸催化剂的催化性能主要取决于其化学组成和物理结构，对其催化性能的表征主要有胺滴定法、IR 法、NMR 法、TPD 法及热分析法，关于这几种方法的对照列表如下：炭基固体酸是最近几年研究比较多的固体酸催化剂，它首先是由日本Hara小组研究的，他们利用糖，蔗糖，淀粉首先碳化再磺化，即把糖在氮气流下高温碳化，然后在氮气流下磺化，得到含有高密度磺酸基的新型活性炭，此新型固体酸可以重复利用，活性部位基本上没有损失，原料来源简单，便宜，因此这种炭基固体酸的发明无疑是一个重大的进步。

现以活性炭为原料，采用浓硫酸磺化法和重氮盐还原法制备炭基固体酸催化剂为例，用短链乙酸和长链油酸与乙醇的酯化反应来考察固体酸催化剂的活性。

XRD,EA,BET,SEM,TGA,IR对煤基活性炭和以煤基活性炭制备的炭基固体酸做表征。

以此来看看现在新型的固体酸催化剂---碳基固体酸催化剂的简单性能及应用。

固体超强酸催化剂的研究进展作者：李萍杨文斌贺维韬来源：《科学与财富》2011年第01期[摘要] 本文通过对固体超强酸的分类进行描述，在制备、环保以及反应类型方面指出各个类型的超强酸所具有的特点，并且进一步指出对SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂的研究进展，同时通过工业上存在的问题，提出接下来的研究方向。

[关键词] 固体超强酸分类研究进展催化剂自从20世纪50~60年代开始,超强酸的研究就逐步受到重视。

在化学工业的许多酸催化反应过程,如石油炼制过程中的烃类裂解、重整、异构等，同时还包括烯烃聚合、芳烃酰基化、醇酸酯化等石油化工和精细化工过程[1]，从减少腐蚀、消除污染角度考虑,可以使用超强酸催化剂。

超强酸催化剂包括固体超强酸和液体超强酸，但是液体超强酸尽管酸度很大，但是由于其大多含有卤素，所以其存在着很多的缺点，如催化剂于生成物混杂不易分离，成本较高，对设备具有腐蚀作用，并且不能回收利用，尤其是其“三废”的排出严重的污染了环境，固体超强酸克服了液体超强酸的缺点，具有处理简单，污染小等优点，逐步扩大了其应用范围[2]。

下面我就重点介绍一下固体酸催化剂。

1.固体超强酸的简介固体超强酸属于酸碱催化剂，通常是用哈梅特(Hammett)酸度函数H0定量描述一种酸的酸强度大小的。

H0酸强度函数既可用以描述液体酸的酸强度, 也可用以描述固体酸的酸强度大小。

H0愈小,表明酸强度愈强，100% H2SO4酸强度为H0=-11.94,在酸催化剂中,把酸强度H02.固体超强酸的分类现有文献一般将固体超强酸分为两大类[4],一类是含卤素( 多为氟)的,另一类是不含卤素的。

2.1含卤素的固体超强酸此类固体超强酸的制备方法是将氟化物负载于特定载体上而形成的超强酸,由于氯化物对设备具有腐蚀性，同时对环境具有污染，制备原料价格高，使得生产成本高，不利于工业上的广泛使用，并且不符合科学发展观，目前对这类催化剂研究很少。

2.2 不含卤素的固体超强酸2.2.1 SO42-/WxOy 型固体超强酸它的制备是以某些金属氧化物为载体,以SO42-为负载物的固体催化剂。

辽宁石油化工大学设计(论文) 题目固体酸催化剂的研究进展学院化学化工与环境学部专业班级研2016姓名张健学号4322016 年11 月6日摘要固体酸催化剂具有对多种化学反应有较高活性与选择性、回收重复利用与效率较高等优点,作为绿色环境友好型催化材料备受人们关注。

以往单纯追求眼前效益、不顾对环境所造成的危害的做法近年来越来越受到人们的批判。

随着环保意识的增强,以及“绿色化学”的提出,越来越多的学者致力于开发效益兼顾环境、促使化学工业转向开发可持续发展的新型催化剂。

催化剂在工业化生产上起着加速反应进行与提高产率的重要作用,其中酸催化剂在催化剂领域中得到了广泛的研究及应用。

相比液体酸催化剂而言,固体酸催化剂具有广泛的工业应用前景,就是一种无毒、不易腐蚀设备、可循环使用、环境友好型新型催化剂。

本文着重介绍固体酸催化剂以及发展前景。

关键词:固体酸催化剂;活性;选择性;环保1 绪论1.1固体酸催化剂固体酸催化剂就是一种性能独特的酸性催化剂,它的出现使酸催化反应迈入了新的时代。

首先固体酸催化剂的使用在一定程度上缓解与避免了均相反应所带来的不利因素的出现,其次由于其使用温度范围广,适用于700~800 K 进行的反应,这就将研究对象扩大到热力学上可进行的反应范围内。

基于此,从19 世纪40年代开始,化学工作者们从未间断过对固体酸的研究。

目前,已有大量应用于酸催化反应的固体酸[1-2],见表1。

1、2 几类重要的固体酸催化剂1、2、1 负载型催化剂负载试剂于无机载体中即成负载试剂催化剂亦称负载型催化剂。

1989 年负载试剂催化剂就已经实现了工业化,取得了良好的经济与环境效益,引领催化研究进入了崭新的阶段。

采用一定的方法(如下表2)将活性物质固定在载体上即制成了负载型催化剂,按照负载物质的性质不同,可将其分为负载碱型催化剂、负载酸型催化剂与负载氧化物型催化剂。

在负载型催化剂中,催化活性高于载体活性与试剂活性的简单组合,可以理解为,在负载过程中活性物质与载体的共同作用强化了催化作用,进而表现出高的催化活性与环境友好性。