各类催化剂及其催化作用一酸碱催化剂及其催化作用详解演示文稿
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区分酸类型
第一讲
酸碱催化剂及其催化作用
对固体酸：常 用酸强度
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
（2）固体酸的强度和酸量
Hammett函数 函数（H0）表
示
酸强度的概念：是指出质子的能力（B酸强度)或者接受电 子对的能力 (L酸强度) 。
Hammett函数 ：若固体酸表面能吸附一未解离的碱，并
将它转变成为相应的共轭酸，且转变是借助于质子自固体 表面传递于吸附碱，酸强度函数表示为：
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类
表3－1. 固体酸的分类：
表3－2. 固体碱的分类 ：
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
包括----酸、碱中心的类型；酸、碱强度和酸、碱量
（1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
方 法: NH3和吡啶固体表面上吸附的IR光谱 【例子】: NH3氨在SiO2-Al2O3上吸附模式，可以是 物理吸附的NH3，也可以是NH4＋，可以用吸收谱带 鉴别，分析相应谱带的相对强度表明，L酸位对B酸 位之比为4/1。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定 （1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
吡啶配位健与吡啶正离子的谱带的差异
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定 （1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
【例子】 不同组成的SiO2-ZnO上吡 啶吸附的红外谱带.
原 理：在等当点时， [B]a＝ [BH+]a。则H0=pKa，即从 指示剂的pKa值就可得到固体酸强度函数H0 。 方 法：滴定时先称取一定量的固体酸悬浮于苯中，隔绝 水蒸气条件下加入几滴所选定的指示剂，用正丁胺进行滴 定。利用各种不同pKa值的指示剂，就可求得不同强度酸 的H0.胺滴定法在测定酸强度的同时也可测出总酸量。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类
质子酸碱（B酸，B碱），如下例：
H3PO4/硅藻土＋R3N＝ H2PO4-/硅藻土＋R3NH+
非质子酸、碱（L酸、L碱），如下例：
Cl3Al＋ ：N R3== Cl3Al：N R3
L酸
L碱
络合物
这种定义便于解释各类酸、碱包括固体酸、 碱的催化作用。
酸碱通式
B酸 + B碱
B酸 + B碱
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相关联,但由于金 属氧化物表面往往含有羟基，这时的酸碱性由MOH中M-O的键本质决定.若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。
❖H0=pKa+lg{[B]a/[BH+]a}
[B]a和[BH+]a分别为未电离的碱（碱指示剂）和共轭酸的浓度。 pKa是共轭酸BH+解离平衡常数的负对数，类似于pH。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
（2）固体酸的强度和酸量 Hammett函数 ：若固体酸表面能吸附一未解离的碱，并 且将它转变成为相应的共轭酸，若转变是借助于吸附碱 的电子对移向固体酸表面，即：
一、固体酸、碱的定义和分类
固体酸碱定义（三种） S.A Arrhenius(阿累尼乌斯)酸碱 (1)能在水溶液中给予出质子(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。 J.N.Bronsted对酸碱定义（B酸碱） (1)凡是能给出质子的物质称为酸 (2)凡是能接受质子的物质称为碱 G.N.Lewis定义（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
各类催化剂及其催化作用一酸碱催化剂及 其催化作用详解演示文稿
优选各类催化剂及其催化作用一酸碱催化 剂及其催化作用
第三章 各类催化剂及其催化作用
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用 一、酸碱的定义和分类 二、固体表面的性质及其测定 三、酸碱中心的形成与结构
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
引言
在石油炼制和石油化工中，酸催化剂占有重要的地位。 烃类的异构化、芳烃和烯烃的烷基化，烯烃和二烯烃的齐 聚、共聚和高聚，烯烃的水合制醇和醇的催化脱水等反应， 都是在酸催化剂的作用下进行的。工业上应用的酸催化剂 多数是固体酸，有些场合用到液体酸。
[A：B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB
浓度。H0越小酸强度越强， H0越大酸越弱越弱 。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
固体酸强度的测定方法： 胺滴定法和气态碱吸附法、脱附法。
表4-4列出了用 于测定酸强度的
指示剂〔碱)
胺滴定法：选用一种适合的pKa指示剂(碱)，吸附于固体酸 表面上，它的颜色将给出该酸的强度。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类 固体酸：一般可认为是能够化学吸附碱的固体，也
可以理解为能够使碱指示剂在其上改变颜色的固体。 如果遵守Bronsted和LLeabharlann Baiduwis的定义：能够给出质子或 者接受电子对的固体称为固体酸。
固体碱：能够接受质子或者给出电子的固体称为固
体碱。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
(处理: 773K的空气中焙烧了3h)
共同点: 1450, 1490、1610cm－1带， 吡啶配位键合于L酸位的特征峰 。 都未观测到1540cm-1峰，该峰吡啶 正离子的特征峰，是吸附于B酸位形 成的。
结论：混合氧化物上酸位的类型，
都是L酸位，没有B酸位。
说明：用13C-NMR和15N－ NMR研究的吡啶吸附谱以
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用 二、固体表面的酸、碱性质及其测定
胺滴定法的局限性
①不能区分B酸和L酸各自的强度和酸量；（需要采用红 外光谱法、核磁共振法以区分酸中心的性质）。 ②又指示剂的酸型色必须比碱型色深，且试样的颜色必 须要色浅。
上世纪60年代以来，又发现了一些新型的固体酸催化 剂，其中最具有影响力的是分子筛型催化剂，其次是硫酸 盐催化剂。这些体系的研究，对于固体酸催化剂的组成、 结构、活性等与其表面酸中心的形成和酸性质的联系有了 进一步的了解。固体碱催化剂的研究和了解相对较少，近 期也加强了研究。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
第一讲
酸碱催化剂及其催化作用
对固体酸：常 用酸强度
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
（2）固体酸的强度和酸量
Hammett函数 函数（H0）表
示
酸强度的概念：是指出质子的能力（B酸强度)或者接受电 子对的能力 (L酸强度) 。
Hammett函数 ：若固体酸表面能吸附一未解离的碱，并
将它转变成为相应的共轭酸，且转变是借助于质子自固体 表面传递于吸附碱，酸强度函数表示为：
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类
表3－1. 固体酸的分类：
表3－2. 固体碱的分类 ：
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
包括----酸、碱中心的类型；酸、碱强度和酸、碱量
（1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
方 法: NH3和吡啶固体表面上吸附的IR光谱 【例子】: NH3氨在SiO2-Al2O3上吸附模式，可以是 物理吸附的NH3，也可以是NH4＋，可以用吸收谱带 鉴别，分析相应谱带的相对强度表明，L酸位对B酸 位之比为4/1。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定 （1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
吡啶配位健与吡啶正离子的谱带的差异
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定 （1）酸位的类型及其鉴定----B酸位和L酸位鉴定
【例子】 不同组成的SiO2-ZnO上吡 啶吸附的红外谱带.
原 理：在等当点时， [B]a＝ [BH+]a。则H0=pKa，即从 指示剂的pKa值就可得到固体酸强度函数H0 。 方 法：滴定时先称取一定量的固体酸悬浮于苯中，隔绝 水蒸气条件下加入几滴所选定的指示剂，用正丁胺进行滴 定。利用各种不同pKa值的指示剂，就可求得不同强度酸 的H0.胺滴定法在测定酸强度的同时也可测出总酸量。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类
质子酸碱（B酸，B碱），如下例：
H3PO4/硅藻土＋R3N＝ H2PO4-/硅藻土＋R3NH+
非质子酸、碱（L酸、L碱），如下例：
Cl3Al＋ ：N R3== Cl3Al：N R3
L酸
L碱
络合物
这种定义便于解释各类酸、碱包括固体酸、 碱的催化作用。
酸碱通式
B酸 + B碱
B酸 + B碱
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相关联,但由于金 属氧化物表面往往含有羟基，这时的酸碱性由MOH中M-O的键本质决定.若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。
❖H0=pKa+lg{[B]a/[BH+]a}
[B]a和[BH+]a分别为未电离的碱（碱指示剂）和共轭酸的浓度。 pKa是共轭酸BH+解离平衡常数的负对数，类似于pH。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
（2）固体酸的强度和酸量 Hammett函数 ：若固体酸表面能吸附一未解离的碱，并 且将它转变成为相应的共轭酸，若转变是借助于吸附碱 的电子对移向固体酸表面，即：
一、固体酸、碱的定义和分类
固体酸碱定义（三种） S.A Arrhenius(阿累尼乌斯)酸碱 (1)能在水溶液中给予出质子(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。 J.N.Bronsted对酸碱定义（B酸碱） (1)凡是能给出质子的物质称为酸 (2)凡是能接受质子的物质称为碱 G.N.Lewis定义（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
各类催化剂及其催化作用一酸碱催化剂及 其催化作用详解演示文稿
优选各类催化剂及其催化作用一酸碱催化 剂及其催化作用
第三章 各类催化剂及其催化作用
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用 一、酸碱的定义和分类 二、固体表面的性质及其测定 三、酸碱中心的形成与结构
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
引言
在石油炼制和石油化工中，酸催化剂占有重要的地位。 烃类的异构化、芳烃和烯烃的烷基化，烯烃和二烯烃的齐 聚、共聚和高聚，烯烃的水合制醇和醇的催化脱水等反应， 都是在酸催化剂的作用下进行的。工业上应用的酸催化剂 多数是固体酸，有些场合用到液体酸。
[A：B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB
浓度。H0越小酸强度越强， H0越大酸越弱越弱 。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
二、固体表面的酸、碱性质及其测定
固体酸强度的测定方法： 胺滴定法和气态碱吸附法、脱附法。
表4-4列出了用 于测定酸强度的
指示剂〔碱)
胺滴定法：选用一种适合的pKa指示剂(碱)，吸附于固体酸 表面上，它的颜色将给出该酸的强度。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
一、固体酸、碱的定义和分类 固体酸：一般可认为是能够化学吸附碱的固体，也
可以理解为能够使碱指示剂在其上改变颜色的固体。 如果遵守Bronsted和LLeabharlann Baiduwis的定义：能够给出质子或 者接受电子对的固体称为固体酸。
固体碱：能够接受质子或者给出电子的固体称为固
体碱。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用
(处理: 773K的空气中焙烧了3h)
共同点: 1450, 1490、1610cm－1带， 吡啶配位键合于L酸位的特征峰 。 都未观测到1540cm-1峰，该峰吡啶 正离子的特征峰，是吸附于B酸位形 成的。
结论：混合氧化物上酸位的类型，
都是L酸位，没有B酸位。
说明：用13C-NMR和15N－ NMR研究的吡啶吸附谱以
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用 二、固体表面的酸、碱性质及其测定
胺滴定法的局限性
①不能区分B酸和L酸各自的强度和酸量；（需要采用红 外光谱法、核磁共振法以区分酸中心的性质）。 ②又指示剂的酸型色必须比碱型色深，且试样的颜色必 须要色浅。
上世纪60年代以来，又发现了一些新型的固体酸催化 剂，其中最具有影响力的是分子筛型催化剂，其次是硫酸 盐催化剂。这些体系的研究，对于固体酸催化剂的组成、 结构、活性等与其表面酸中心的形成和酸性质的联系有了 进一步的了解。固体碱催化剂的研究和了解相对较少，近 期也加强了研究。
第一讲 酸碱催化剂及其催化作用