固體催化劑

(一)固體酸鹼的分類 (二)固體表面的酸、鹼性質 (三)固體酸鹼的催化作用

固體催化劑是現代催化技術發展的一個方向,其中最有代表性的當屬固體酸、固體鹼的工業化套用。

固體酸鹼催化劑
(一)固體酸鹼的分類
固體酸:具體定義是:能夠給出質子或者接受電子對的固體謂之固體酸。
固體鹼:能夠接受質子或者給出電子對的固體謂之固體鹼。
給出質子時叫質子酸(B酸),接受質子時叫質子鹼(B鹼);
如:

接受電子對時叫非質子酸(L酸),給出電子對時叫非質子鹼(L鹼),如:
Cl3Al+∶NR3→Cl3Al∶R3N
L酸 L鹼 絡合物
(二)固體表面的酸、鹼性質
1、酸強度的概念,是指給出質子的能力(B酸強度)或接受電子對的能力(L酸強度)。對於固體酸來說,因為其表面上物種的活度係數是未知的,通常都是用酸強度函式H0表示。H0也稱為Hammett函式。

則酸強度函式H0可表示:
H0=pKa+1g(a/[BH+]a)
若轉變是藉助於吸附鹼的電子對移向固體酸表面,即:
[A]s+[∶B]a→[A∶B]
則H0可表示:
H0=pKa+1g([∶B]a/[A∶B])
H0越小酸強度越強;H0越大酸越弱。
2、固體鹼的強度,定義為表面吸附的酸轉變為共軛鹼的能力,也定義為表面給出電子對於吸附酸的能力。
3、固體超強酸和固體超強鹼
故固體酸強度H0<-11.9者謂之固體超酸或稱超強酸(100%硫酸的酸強度H0為-11.9)。
固體超強鹼是指它的鹼強度用鹼強度函式H—表示高於+26者。
(三)固體酸鹼的催化作用
這類催化反應有如下特點:
1.酸位的性質與催化作用的關係
不同反應類型,要求酸催化劑的酸位性質和強度也不同。
大多數的酸催化反應是在B酸位上進行,單獨的L酸位不顯活性,存在協同效應。
2.酸強度與催化活性和選擇性的關係
3.酸量(酸濃度)與催化活性的關係
催化活性與酸量之間存線上性或非線性關係。

(四)大孔強酸性陽離子交換樹脂

大孔強酸性陽離子交換樹脂作為一種新型的固體酸催化劑,在現代有機合成反應中越來越受到重視,他有著濃硫酸無法比擬的優勢。

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