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赵亚娟
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温州大学化学与材料工程学院
工 业 催 化
第3章 酸碱催化剂及其催化作用
酸碱催化剂的应用及其分类
催化裂化；烷烃异构化；芳烃异构化；烷基化转移；烷基化；芳烃烷基化；择形催化烷基化；水合反应；酯化反应；烃类芳构化。
酸碱催化剂分类
固体酸碱定义（三种）
Arrhenius(阿累尼乌斯)酸碱
(1)能在水溶液中予以出质子(H+)的物质称为酸。
(2)能在水溶液中给出羟基离子(OH-)的物质为碱称。
（布伦斯持）对酸碱定义（B酸碱）
(1)但凡能给出质子的物质称为酸
(2)但凡能接受质子的物质称为碱
（L酸碱）
(1)所谓酸，乃是电子对的受体。 如BF3
(2)所谓碱，则是电子对的供体。 如NH3
酸碱通式
金属氧化物表面的金属离子是L酸，氧负离子是L碱。金属离子的电负性越大，则金属离子的酸性越强。
金属氧化物的碱性也可以同电负性有关联,但由于金属氧化物表面往往具有羟基这时的酸碱性由M-OH中M--O键强,则解离出H+,显酸性,反之,若M-O键弱,则解离出OH-,显碱性。
固体酸、碱的定义
固体酸：凡能化学吸附碱性物质的固体。
按BrÖnsted和Lewis的定义：
能给出质子或者接受电子对的固体称之为固体酸。
能接受质子或者给出电子对的固体称之为固体碱。
固体酸的分类
1、天然粘土类：高岭土、膨润土、蒙脱土、天然沸石等，重要组分为氧化硅和氧化铝；
2、浸润类：液体酸(H2SO4 、H3PO4)负载在对应的载体（氧化硅和氧化铝）上；
3、阳离子互换树脂：
4、金属氧化物或复合氧化物：如ZrO2, WO3 MoO3,
WO3- ZrO2, MoO3-ZrO2, 杂多酸、合成分子筛等
5、金属盐：NiSO4, AlPO4 ，AlCl3
固体碱的分类
1 、浸润类：NaOH、KOH浸润于氧化硅和氧化铝上；碱金属、碱土金属分散于SiO2, Al2O3等载体上；
2、阴离子互换树脂：
3、金属氧化物或复合氧化物：如Na2O, K2O MgO, BaO , SiO2 -MgO , TiO2 -MgO, Al2O3 -MgO等
4、金属盐：Na2CO3, K2CO3 Na2WO4 ，KCN等
5、用碱金属离子或碱土金属离子互换的合成分子筛等
固体酸碱催化剂的种类与应用
固体酸碱催化剂分类
重要有如下几种：天然的、浸渍的，离子互换树脂，金属氧化物硫化物，金属盐类，合成复合氧化物。
应用（催化反应）：
脱水，水合，聚合，裂解，烷基化，歧化，异构化，脱烷基等等。
固体酸碱的构造特点与酸碱性
固体酸碱的构造特点
一般经典固体酸碱是绝缘体，离子键，表面酸碱性不均匀。但从广义上讲大多数金属氧化物以及由它们构成的混合或复合氧化物都具有酸碱性。
使用时应注意：温度和水含量对酸碱性影响。（尤其对B酸碱的影响）
酸碱性产生的原因：局部电荷不平衡
固体酸中心类型及其鉴定措施
B酸中心和L酸中心两类
为了阐明固体酸的催化作用，常常需要辨别B酸中心还是L酸中心。
研究NH3或吡啶等碱性分子在固体表面上吸附的红外光谱可以作出辨别，碱性分子在B酸中心吸附形成离子键； 在L酸中心吸附形成配位键。