固體酸催化劑的發(fā)展及應(yīng)用文獻綜述

工業(yè)催化文獻綜述固體酸催化劑的發(fā)展及應(yīng)用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：學(xué)生學(xué)號：學(xué)生姓名：完成時間：引言催化劑（catalyst）:是一種能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度，而它本身又不參與最終產(chǎn)物的物質(zhì)。：隨著環(huán)境意識的加強以及環(huán)境保護要求的日益嚴(yán)格，，液體催化劑已完全滿足不了化工產(chǎn)品的發(fā)展要求，然而新型固體酸催化劑卻彌補了當(dāng)前的一些不足，固體酸催化劑已成為催化化學(xué)的一個研究熱點。與液體酸催化劑相比，固體酸催化反應(yīng)具有明顯的優(yōu)勢，固體酸催化在工藝上容易實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，不存在產(chǎn)物與催化劑的分離及對設(shè)備的腐蝕等問題。并且固體酸催化劑的活性高，可在高溫下反應(yīng)，能大大提高生產(chǎn)效率。還可擴大酸催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域，易于與其他單元過程耦合形成集成過程，節(jié)約能源和資源。關(guān)鍵詞：固體酸催化劑摘要：通過固體孫催化劑在有機合成反應(yīng)中的應(yīng)用，說明固體酸催化劑的優(yōu)越性，介紹了固體酸催化劑技術(shù)應(yīng)用的進展，指出了固體酸催化劑應(yīng)用存在的主要問題1固體酸催化劑的定義及分類定義一般而言，固體酸可理解為凡能堿性指示劑改變顏色的固體，或是凡能化學(xué)吸附堿性物質(zhì)的固體。按照布朗斯泰德和路易斯的定義，則固體酸是具有給出質(zhì)子或接受電子對能力的固體。固體酸是催化劑中的一類重要催化劑，催化功能來源于固體表面上存在的具有催化活性的酸性部位，稱酸中心。它們多數(shù)為非過渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能不同于含過渡元素的氧化物催化劑。這類催化劑廣泛應(yīng)用于離子型機理的催化反應(yīng)，種類很多。此外，還有潤載型固體酸催化劑，是將液體酸附載于固體載體上而形成的，如固體磷酸催化劑。固體酸的分類（1）固載化液體酸HF/Al2O3,BF3/AI2O3,H3P04/藻土（2）氧化物簡單Al2O3,SiO2,B2O3,Nb2O5復(fù)合Al2O3-SiO2,Al2O3/B2O3（3）硫化物 CdSZnS2（4）金屬磷酸鹽 AlPO4,BPO 硫酸鹽 Fe2（SO4）3,Al2（SO4）3,CuSO410酸化油一般腐敗程度較高,主要來源于餐飲業(yè)煎炸廢油和城市下水道中的泔腳油,由于其含有大量游離脂肪酸、聚合物和分解物,所以對原料要求苛刻的堿性催化劑（如Wright等人曾經(jīng)報道堿性催化劑要求原料無水,游離脂肪酸含量小于0.5%）的酯化反應(yīng)很可能不能進行,因為游離脂肪酸和堿的皂化反應(yīng)會嚴(yán)重影響酯化反應(yīng)。鑒于此采用SO2-4-TiO2*i土固體酸作催化劑，對酸化油（本文采用泔水油和工業(yè)精制脂肪酸為原料）進行酯化,發(fā)現(xiàn)不僅克服了堿性催化劑的上述不足,而且反應(yīng)活性高,不腐蝕反應(yīng)裝置,不污染環(huán)境,后處理簡單方便可以重復(fù)使用,有利于工業(yè)化生產(chǎn)。然而固體催化劑是酯化反應(yīng)很有前途的催化劑，但是該工藝至今還未報到，一方面可能是工藝不精，另一方面就是成本問題，相信在不久的將來會成為化工行業(yè)里比較熱門的合成工藝。固體酸催化劑在縮醛（酮）合成中的應(yīng)用縮醛（酮）在工業(yè)中的用途很廣甲縮醛可用來制造陰離子交換樹脂,氧化制取高濃度甲醛,制造聚縮醛樹脂等。還用于酒類、軟飲料、冰淇淋、化妝品等的調(diào)香和定香，在有機合成中,常用縮醛（酮）保護羰基。但是醛（酮）轉(zhuǎn)化成縮醛（酮）必須在酸催化作用下才能順利進行。固體酸中心和均相催化酸中心在本質(zhì)上是一致的,而固體酸催化劑具有易分離回收、易活化再生、高溫穩(wěn)定性好、便于化工連續(xù)操作、且腐蝕小的特點,所以,研究和開發(fā)固體酸在催化合成縮醛（酮）?？s醛（酮）合成的研究進展是隨著催化劑演變順序進行的。在傳統(tǒng)的縮醛（酮）化方法中,一般使用的是液體質(zhì)子酸（H2SO4、HCl、H3P04、P-CH3TsOH等）為催化劑，工業(yè)上采用的是濃硫酸，縮醛（酮產(chǎn)率60%?70%。由于液體酸具有強酸性，在反應(yīng)中常發(fā)生脫水等副反應(yīng),導(dǎo)致產(chǎn)品精制麻煩,還存在三廢和腐蝕問題,而固體酸具有上述的優(yōu)點,因此,僅從環(huán)保角度看,固體酸代替液體酸催化劑已成必然本世紀(jì)60年代初,固體酸催化劑已開始用于有機合成。在不久的將來定會成為化工生產(chǎn)中的領(lǐng)先行業(yè)。三、總結(jié)1固體酸催化劑在應(yīng)用中存在的一些問題雖然固體酸催化劑在化工生產(chǎn)中有很大的優(yōu)勢，但是往往會存在一些不足，比較直觀的就是在較低的反應(yīng)溫度下他的活性很低，這樣就會導(dǎo)致反應(yīng)比較緩慢，時間長了設(shè)備更換比較快，這樣成本會比較高。在較高溫度下，副反應(yīng)比較多，催化劑很容易失活，使用壽命比較短，副反應(yīng)越多對上被要求比較高，另外不容易分離純化。2固體酸催化劑的發(fā)展前景隨著技術(shù)的不但成熟，化工生產(chǎn)的不斷改進，固體酸催化劑將會用在各個生產(chǎn)工藝中。例如，固體酸用來合成我們的生活必須品。用在航空航天領(lǐng)域中。另外就我國當(dāng)前現(xiàn)狀能源比較短缺，希望固體酸催化劑在以生物質(zhì)為原料的基礎(chǔ)上催化合成各類生物能源，柴油、汽油等。目前環(huán)境問題是一熱點問題，想想固體催化劑在不久的將來會替代所有的對環(huán)境有污染的催化劑四、參考文獻[1]蘇文悅，陳亦琳，付賢智,魏可鎂.SO2-4/TiO2固體酸催化劑的酸強度及光催化性能[J].催化學(xué)報,2001,22(2):175-176.[2]任國立，高文藝,張曉麗.PO3-4改性的二氧化鈦固體酸催化劑[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報2006,1^3):51-55.[3]于薈,朱銀華，劉暢，等.新型介孔SO2-4/T1O2固體酸的制備及其催化酯化性能[J].催化學(xué)報,2009,30(3):265-271.[4]李文生，尹雙鳳,代威力，等.經(jīng)高溫活化焙燒的B2O3/ZrO2催化劑的織構(gòu)/結(jié)構(gòu)和表面酸性[J].分子催化,2007,21(4):308-314.[5]郭錫坤，王小明.Cu/ZrO2/S2O2-8/-A12O3固體酸催化劑制備及催化選擇還原NO性能[J].環(huán)境科學(xué),2008,29(6):1737-1742.[6]常錚，李峰，段雪.磁性納米固體酸催化劑Zr(SO4)2/Fe3O4的制備及催化性能研究[/.無機化學(xué)學(xué)報,2001,17(3):366-3[7]常錚,郭燦雄，段雪，等.磁性超細(xì)固體酸催化劑SO2-4-ZrO2/Fe3O4的組裝及表征[J].催化學(xué)報,2003,24(1):47-51.[8]王君.ZrO2基復(fù)合氧化物磁性固體酸的合成與性能研究.哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文,2007.[9]華平,李建華，施磊.稀土復(fù)合固體酸SO2-4/TiO2/La3+催化合成馬來酸二辛脂[J].精細(xì)化工中間體,2002,32(6):29-31[10]陳同云.低溫陳化法制備稀土復(fù)合固體超強酸SO2-4/ZrO2-Nd2O3及其穩(wěn)定性研究[/.中國稀土學(xué)報,2008,26(3):286-290.[11]郭錫坤，諶寧.鑭的引入方法對SO2-4改性鋯交聯(lián)粘土固體酸結(jié)構(gòu)的影響[J].無機材料學(xué)報,2005,20(1):90-98.[12]郭錫坤,張俊豪,韓寶誠,鮑仁周.介孔交聯(lián)蒙脫土固體酸催化劑的結(jié)構(gòu)與性能[J].無機化學(xué)學(xué)報,2005,21(10):1483-1489.[13]陳靜，孫蕊，韓梅，郭微，王錦堂.MCM-41負(fù)載S2O2-8/TiO2固體超強酸的制備和酯化性能研究[/.無機化學(xué)學(xué)報,2006,22(3):421-425..[14悄容華，徐景士.復(fù)合納米固體超強酸SO2-4/ZrO2-ZSM-5的制備及應(yīng)用研究[J].廣州化工,2009,37(5):97-100.[15]李琴，柳云騏,周永敏，等.烯烴與羧酸酯化反應(yīng)中固體酸催化劑的應(yīng)用[J].工業(yè)催化,2007,15:67-69.[16]黃聞新，李平浩,林麗蓉.[J].海南師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2001,14(1):64-70.[17]王廣健，劉廣卿，楊振興,徐明霞.Keggin雜多酸負(fù)載型催化劑研究及在有機合成中的應(yīng)用[J].有機化學(xué),2009,29(7):1039-1047.[18]劉昕，呂秀陽，蔡磊,等.耐水性固體酸催化劑研究進展[J].現(xiàn)代化工,2004,24(1):14-17.[19]王海，王建武,徐柏慶，等.新型固體酸催化劑Nafion/SiO2的制備與表征/r/