固体酸催化剂的发展及应用文献综述

工业催化文献综述固体酸催化剂的发展及应用专业：化学工程与工艺班级：学生学号：学生姓名：完成时间：引言催化剂（catalyst）:是一种能够改变化学反应速度，而它本身又不参与最终产物的物质。：随着环境意识的加强以及环境保护要求的日益严格，，液体催化剂已完全满足不了化工产品的发展要求，然而新型固体酸催化剂却弥补了当前的一些不足，固体酸催化剂已成为催化化学的一个研究热点。与液体酸催化剂相比，固体酸催化反应具有明显的优势，固体酸催化在工艺上容易实现连续生产，不存在产物与催化剂的分离及对设备的腐蚀等问题。并且固体酸催化剂的活性高，可在高温下反应，能大大提高生产效率。还可扩大酸催化剂的应用领域，易于与其他单元过程耦合形成集成过程，节约能源和资源。关键词：固体酸催化剂摘要：通过固体孙催化剂在有机合成反应中的应用，说明固体酸催化剂的优越性，介绍了固体酸催化剂技术应用的进展，指出了固体酸催化剂应用存在的主要问题1固体酸催化剂的定义及分类定义一般而言，固体酸可理解为凡能碱性指示剂改变颜色的固体，或是凡能化学吸附碱性物质的固体。按照布朗斯泰德和路易斯的定义，则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体。固体酸是催化剂中的一类重要催化剂，催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位，称酸中心。它们多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能不同于含过渡元素的氧化物催化剂。这类催化剂广泛应用于离子型机理的催化反应，种类很多。此外，还有润载型固体酸催化剂，是将液体酸附载于固体载体上而形成的，如固体磷酸催化剂。固体酸的分类（1）固载化液体酸HF/Al2O3,BF3/AI2O3,H3P04/藻土（2）氧化物简单Al2O3,SiO2,B2O3,Nb2O5复合Al2O3-SiO2,Al2O3/B2O3（3）硫化物 CdSZnS2（4）金属磷酸盐 AlPO4,BPO 硫酸盐 Fe2（SO4）3,Al2（SO4）3,CuSO410酸化油一般腐败程度较高,主要来源于餐饮业煎炸废油和城市下水道中的泔脚油,由于其含有大量游离脂肪酸、聚合物和分解物,所以对原料要求苛刻的碱性催化剂（如Wright等人曾经报道碱性催化剂要求原料无水,游离脂肪酸含量小于0.5%）的酯化反应很可能不能进行,因为游离脂肪酸和碱的皂化反应会严重影响酯化反应。鉴于此采用SO2-4-TiO2*i土固体酸作催化剂，对酸化油（本文采用泔水油和工业精制脂肪酸为原料）进行酯化,发现不仅克服了碱性催化剂的上述不足,而且反应活性高,不腐蚀反应装置,不污染环境,后处理简单方便可以重复使用,有利于工业化生产。然而固体催化剂是酯化反应很有前途的催化剂，但是该工艺至今还未报到，一方面可能是工艺不精，另一方面就是成本问题，相信在不久的将来会成为化工行业里比较热门的合成工艺。固体酸催化剂在缩醛（酮）合成中的应用缩醛（酮）在工业中的用途很广甲缩醛可用来制造阴离子交换树脂,氧化制取高浓度甲醛,制造聚缩醛树脂等。还用于酒类、软饮料、冰淇淋、化妆品等的调香和定香，在有机合成中,常用缩醛（酮）保护羰基。但是醛（酮）转化成缩醛（酮）必须在酸催化作用下才能顺利进行。固体酸中心和均相催化酸中心在本质上是一致的,而固体酸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、且腐蚀小的特点,所以,研究和开发固体酸在催化合成缩醛（酮）。缩醛（酮）合成的研究进展是随着催化剂演变顺序进行的。在传统的缩醛（酮）化方法中,一般使用的是液体质子酸（H2SO4、HCl、H3P04、P-CH3TsOH等）为催化剂，工业上采用的是浓硫酸，缩醛（酮产率60%〜70%。由于液体酸具有强酸性，在反应中常发生脱水等副反应,导致产品精制麻烦,还存在三废和腐蚀问题,而固体酸具有上述的优点,因此,仅从环保角度看,固体酸代替液体酸催化剂已成必然本世纪60年代初,固体酸催化剂已开始用于有机合成。在不久的将来定会成为化工生产中的领先行业。三、总结1固体酸催化剂在应用中存在的一些问题虽然固体酸催化剂在化工生产中有很大的优势，但是往往会存在一些不足，比较直观的就是在较低的反应温度下他的活性很低，这样就会导致反应比较缓慢，时间长了设备更换比较快，这样成本会比较高。在较高温度下，副反应比较多，催化剂很容易失活，使用寿命比较短，副反应越多对上被要求比较高，另外不容易分离纯化。2固体酸催化剂的发展前景随着技术的不但成熟，化工生产的不断改进，固体酸催化剂将会用在各个生产工艺中。例如，固体酸用来合成我们的生活必须品。用在航空航天领域中。另外就我国当前现状能源比较短缺，希望固体酸催化剂在以生物质为原料的基础上催化合成各类生物能源，柴油、汽油等。目前环境问题是一热点问题，想想固体催化剂在不久的将来会替代所有的对环境有污染的催化剂四、参考文献[1]苏文悦，陈亦琳，付贤智,魏可镁.SO2-4/TiO2固体酸催化剂的酸强度及光催化性能[J].催化学报,2001,22(2):175-176.[2]任国立，高文艺,张晓丽.PO3-4改性的二氧化钛固体酸催化剂[J].石油化工高等学校学报2006,1^3):51-55.[3]于荟,朱银华，刘畅，等.新型介孔SO2-4/T1O2固体酸的制备及其催化酯化性能[J].催化学报,2009,30(3):265-271.[4]李文生，尹双凤,代威力，等.经高温活化焙烧的B2O3/ZrO2催化剂的织构/结构和表面酸性[J].分子催化,2007,21(4):308-314.[5]郭锡坤，王小明.Cu/ZrO2/S2O2-8/-A12O3固体酸催化剂制备及催化选择还原NO性能[J].环境科学,2008,29(6):1737-1742.[6]常铮，李峰，段雪.磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO4)2/Fe3O4的制备及催化性能研究[/.无机化学学报,2001,17(3):366-3[7]常铮,郭灿雄，段雪，等.磁性超细固体酸催化剂SO2-4-ZrO2/Fe3O4的组装及表征[J].催化学报,2003,24(1):47-51.[8]王君.ZrO2基复合氧化物磁性固体酸的合成与性能研究.哈尔滨工程大学博士学位论文,2007.[9]华平,李建华，施磊.稀土复合固体酸SO2-4/TiO2/La3+催化合成马来酸二辛脂[J].精细化工中间体,2002,32(6):29-31[10]陈同云.低温陈化法制备稀土复合固体超强酸SO2-4/ZrO2-Nd2O3及其稳定性研究[/.中国稀土学报,2008,26(3):286-290.[11]郭锡坤，谌宁.镧的引入方法对SO2-4改性锆交联粘土固体酸结构的影响[J].无机材料学报,2005,20(1):90-98.[12]郭锡坤,张俊豪,韩宝诚,鲍仁周.介孔交联蒙脱土固体酸催化剂的结构与性能[J].无机化学学报,2005,21(10):1483-1489.[13]陈静，孙蕊，韩梅，郭微，王锦堂.MCM-41负载S2O2-8/TiO2固体超强酸的制备和酯化性能研究[/.无机化学学报,2006,22(3):421-425..[14悄容华，徐景士.复合纳米固体超强酸SO2-4/ZrO2-ZSM-5的制备及应用研究[J].广州化工,2009,37(5):97-100.[15]李琴，柳云骐,周永敏，等.烯烃与羧酸酯化反应中固体酸催化剂的应用[J].工业催化,2007,15:67-69.[16]黄闻新，李平浩,林丽蓉.[J].海南师范学院学报(自然科学版),2001,14(1):64-70.[17]王广健，刘广卿，杨振兴,徐明霞.Keggin杂多酸负载型催化剂研究及在有机合成中的应用[J].有机化学,2009,29(7):1039-1047.[18]刘昕，吕秀阳，蔡磊,等.耐水性固体酸催化剂研究进展[J].现代化工,2004,24(1):14-17.[19]王海，王建武,徐柏庆，等.新型固体酸催化剂Nafion/SiO2的制备与表征/r/