固体超强酸固体超强碱名词解释
固体酸碱的定义及分类
固体酸碱的定义及分类固体酸碱是指在室温下呈固态的酸和碱。
它们与液态和气态的酸碱相比，具有更高的稳定性和储存性能，因此在许多领域中得到了广泛应用。
下面将对固体酸碱的定义及分类进行详细介绍。
一、固体酸的定义及分类固体酸是指在室温下呈固态的具有酸性的物质。
它们能够释放出H+离子，使溶液产生酸性反应。
固体酸的分类有很多种方法，下面介绍一些常见的分类方法。
1.按成分分类固体酸按成分可分为无机酸和有机酸两类。
无机酸包括硫酸、盐酸、硝酸等，有机酸包括乙酸、柠檬酸、苹果酸等。
2.按结构分类根据固体酸分子的结构特点，可以将其分为单质酸和化合物酸两类。
单质酸是由元素组成的酸，如氢氟酸、氢氯酸等；化合物酸是由两种或两种以上元素组成的酸，如硫酸、盐酸等。
3.按强度分类根据固体酸的强弱，可以将其分为强酸和弱酸两类。
强酸的离子化程度高，能够快速释放出H+离子，如硫酸、盐酸等；弱酸的离子化程度低，难以释放出H+离子，如乙酸、柠檬酸等。
二、固体碱的定义及分类固体碱是指在室温下呈固态的具有碱性的物质。
它们能够接受H+离子，使溶液产生碱性反应。
固体碱的分类也有很多种方法，下面介绍一些常见的分类方法。
1.按成分分类固体碱按成分可分为无机碱和有机碱两类。
无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等，有机碱包括胺类和生物碱类等。
2.按结构分类根据固体碱分子的结构特点，可以将其分为单质碱和化合物碱两类。
单质碱是由元素组成的碱，如氢氧化钠、氢氧化钾等；化合物碱是由两种或两种以上元素组成的碱，如氢氧化钙、碳酸钠等。
3.按强度分类根据固体碱的强弱，可以将其分为强碱和弱碱两类。
强碱的离子化程度高，能够快速接受H+离子，如氢氧化钠、氢氧化钾等；弱碱的离子化程度低，难以接受H+离子，如氨水等。
固体酸碱在生产、科研等领域中具有广泛的应用价值。
通过对固体酸碱的分类及其特点的了解，可以更好地认识和利用它们。
固体超强酸的酸度定义
固体超强酸的酸度定义固体超强酸的酸强度是指其酸性中心给出质子或接受电子对的能力，可以采用Hammett酸度函数H0表达。
在所测量的样品中加入少量指示剂B（一种极弱的碱），B与质子结合后生成的共轭酸BH+具有不同性质（如颜色等），根据酸碱反应达到平衡时的[B]/[BH+]值，则可求得H0：H0=P k BH+-lg([BH+]/[B])P k BH+=-lg(K BH+)式中，K BH+是化学反应BH+→B+H+的平衡常数。
H0越小，则表明酸的强度越强，100%H2SO4的H0=-11.94，H0＜-11.94的酸就称为超强酸[5]2.3.3 催化剂失活机理一般认为，固体超强酸的失活有以下几个方面原因：表面上的促进剂的流失，如酯化、脱水、醚化等反应过程中，水或水蒸气的存在会造成超强酸表面上的促进剂流失；使催化剂表面的酸性中心数减少，导致酸强度减弱，催化活性下降；在有机反应中，由于反应物、产物在催化剂表面上进行吸附、脱附及表面反应或积炭现象的发生，造成超强酸催化剂的活性下降或失活；反应体系中由于毒物的存在，使固体超强酸中毒，使负电性显著下降，配位方式发生变化，导致酸强度减小而失活[17]。
以上几种失活是暂时的失活，可通过重新洗涤、干燥、酸化、焙烧和补充催化剂所失去的酸性位，烧去积炭，恢复催化剂的活性3。
这也就是固体超强酸与液体超强酸相比，具有可重复使用性的原因。
2.4实验内容2.5 对比实验1. 使用先前制备的SO42-/ZrO2的催化剂进行对比实验，用电子天平准确称取5g冰醋酸、6.8g正丁醇和0.4g该催化剂，再取出1g反应混合物用标准氢氧化钠溶液进行滴定测其酸值，剩余混合物加入白钢罐中，在恒温油浴120℃加热反应2h，反应结束后待反应器冷却后，再取出1g产物混合物用标准氢氧化钠溶液进行滴定测其酸值。
2.用实验室提供的H-ZSM-5分子筛催化剂进行酯化反应。
用电子天平准确称取5g冰醋酸、6.8g正丁醇和0.4g该催化剂，再取出1g反应混合物用标准氢氧化钠溶液进行滴定测其酸值，剩余混合物加入白钢罐中，在恒温油浴120℃加热反应2h，反应结束后待反应器冷却后，再取出1g产物混合物用标准氢氧化钠溶液进行滴定测其酸值。
化学论文 固体超强酸概述
固体超强酸概述摘要：当下环保呼声日益高涨、可持续发展日益被重视，环境污染问题已是非解决不可。
固体超强酸被认为是具有广泛的工业应用前景的环境友好的催化剂之一，因而，对其进行综合论述和研究具有十分重要的意义。
本文从固体超强酸的性质和定义、分类、合成方法（各方法的原理、影响因素及如何影响）、表征（酸中心模型、酸性、酸强度、酸结构）及固体超强酸催化剂在烷基化反应、异构化反应、脱水反应、缩醛反应、酯化反应的应用这五方面对其进行了综述。
关键词：固体超强酸；催化剂；应用在化学工业生产中，很多有机化学反应的进行需要酸催化，包括酯化反应、烷基化、酰基化、聚合反应、异构化、氧化反应、醇的脱水反应，还有些如硝化、氢化、羟基化、重排反应、氢交换、降解、卤化、氯化苯以及氯化烷烃的还原等，工业生产上大量使用液体酸进行催化。
这些液体常规酸包括硫酸、氢氟酸、磷酸等，它们在反应中表现出很好的催化性能，但缺点也很明显。
液体酸容易腐蚀仪器、难于和产物分离、造成大量污水排放，对环境带来了很大的危害。
固体酸催化剂的研究历史由来己久，随着人们环保意识的增强以及各国政府相继制定越来越严格的环保法规，相比较传统的液体酸催化剂，固体酸催化剂自身的优势也逐渐引起科学家们的兴趣和重视，对它们的研究热潮一浪高过一浪。
当我们喊出建设和谐社会和可持续发展的社会口号时，环保催化剂的研发也应引起人们的重视。
羧酸酯在工业上的用途非常广泛，工业上合成羧酸酯一直采用浓硫酸为催化剂，由于浓硫酸存在一些人所共知的缺点，国内外学者一直在研究新的催化剂来取代浓硫酸。
目前文献报道的酯化反应催化剂有很多，但绝大部分仅限于实验室研究，几乎未见工业化报道，其中固体超强酸就是一种新型酯化反应催化剂。
自1979年Hino等合成ZrO2/SO42-和TiO2/SO42-以来，这种催化剂由于具有不腐蚀设备、不污染环境、催化反应温度低、稳定性能好、制备方法简便、处理条件易行、便于工业化、有很好的应用前景，而得到了广泛的研究和应用。
固体超强酸概述
固体超强酸概述固体超强酸概述简介：固体超强酸是指酸性比100％硫酸更强的固体酸，固体超强酸由于的高比表面积及特殊的晶体结构使其成为一种新型催化剂材料，可广泛用于有机合成、精细化工、石油化工等行业。
由于固体超强酸与传统的催化剂(如硫酸)相比具有(1)催化效率高，用量少，副反应小，副产物少；(2)可在高温下使用，可重复使用，催化剂与产物分离简单；(3)无腐蚀性，不荇染环境；(4)制备方法简便，可用一般金属盐类制备。
由于上述优点，固体超强酸的研究和应用成为寻求新型绿色环保型催化剂的热点领域，对促进化工行业向绿色环保化方向发展具有重要的意义。
固体超强酸和传统的催化剂(如浓硫酸、三氯化铁、无水三氯化铝等)相比具有明显的优势：(1)催化活性高，催化剂用量少，催化剂分离回收容易。
催化剂本身不进人和不污染产品；(2)使用温度低，甚至在常温下也表现出较好的活性，有利于节能；(3)反应物转化率高，副反应少，产物色泽和纯度好。
有利于减少原料消耗和降低“三废”排放；(4)固体超强酸虽然表面酸性很强，但不腐蚀设备。
固体超强酸目前也还存在一些不足之处：(1)使用过程中活性会逐渐下降，使用寿命还达不到工业化生产中长期使用的要求；(2)催化剂为细粉状，流体流经催化剂的阻力大，不适合工业上连续化生产的要求。
因此如何改善固体超强酸的这些不利因素，成为人们关注的焦点。
随着人们对固体超强酸不断深入研究，催化剂的种类也从液体含卤素超强酸发展为无卤素固体超强酸、单组分固体超强酸、多组分复合固体超强酸。
无论是催化剂的制备、理论探索、结构表征，还是工业应用研究都有了新的发现，固体超强酸由于其特有的优点和广阔的工业应用前景，已受到国内外学者广泛关注，成为固体酸催化剂研究中的热点。
人们在不断开发新的固体酸催化剂和固体酸催化工艺的同时，也在不断地探讨固体酸的酸性形成的机理，探讨固体酸催化反应的机理。
本文重点对固体超强酸改性、理论研究、表征技术、失活机理及应用领域进行综述。
固体酸碱的定义
超强酸和超强碱
超强酸
固体表面酸强度大于100%硫酸 Ho < －11.9
超强碱
固体的碱强度函数大于＋26 H－ > 26
一些固体酸的强度顺序
被吸附C5H5N的不同吸收带的归属
相互作用类型
mode10b
mode10a
mode8a
mode8b
PyP (室温可抽除) H-键 PyH (150℃可抽除) PyL 1 PyL 2
0h
Gel
1225
1090
785
730
-
618 570 618 570 570 570
520
470
365
-
0.5h
Gel
-
1070
-
730
-
-
475
365
-
1h 1.5h
Crystal Crystal
1215 1215
1100 1100
-
730 730
635 635
530 530
480 480
-
380 380
Recent Studies on Transition Metal Nitride and Carbide Catalysts
Table 1. 二元氮化物在周期表中的分类 ⅠA
H3 N
ⅡA
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
ⅢA
C BN
ⅣA
ⅤA
D
ⅥA
ⅦA
ⅧA
He
A 类盐氮化物 Aa 类盐到金属氮化物
Basila Cant Fripiat
归属
3341 3335
固体超强酸的制备及催化性能的研究
固体超强酸的制备及催化性能的研究一、固体超强酸的制备原理所谓固体超强酸是指比100%硫酸的酸度还强的固体酸。
其酸强度用Hammett指示剂的酸度函数Ho表示，一般的，Ho=pK(所用指示剂的pK值)，已知100%硫酸的Ho=-11.93,凡是Ho值小于-11.93的固体酸均称为固体超强酸，Ho值越小，该超强酸的酸度越强。
固体超强酸的制备方法：硫酸根离子促进的氧化物型固体超强酸的制备方法如下,将相应的可溶性金属盐溶于水中，加入氨水或尿素等沉淀剂，先制得金属氢氧化物溶胶，经过滤，水洗，除去杂质离子，干燥后再用一定浓度的硫酸或硫酸铵溶液浸渍，过滤，干燥后，经高温焙烧制得。
二、试剂九水硝酸铁硫酸聚乙二醇2000 去离子水无水乙醇冰醋酸氢氧化钠溶液三、仪器设备烧杯搅拌棒布氏漏斗抽滤瓶烘箱研钵温度计回流注锥形瓶四、实验步骤1、将硝酸铁和硝酸铝按一定比例溶于水，加入质量分数为0．5％～1％的聚乙二醇溶液，强烈搅拌下逐滴滴加氨水，生成沉淀后放人冰水浴中陈化2、洗涤抽滤，110℃干燥后研磨3、用促进剂浸渍12h4、干燥，研磨，一定温度焙烧即得固体酸催化剂样品五、催化性能的测定1、催化剂酯化活性测定在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml三口烧瓶中，加入50ml 无水乙醇,15ml冰醋酸和1g 催化剂，在回流温度下进行酯化反应，每隔1h取样分析一次。
醋酸转化率的计算在250ml 锥形瓶中事先加入20ml 蒸馏水，再加入1ml 样品，用0.5mol/L 标准氢氧化钠溶液滴定，以酚酞作指示剂，滴定至出现粉红色为终点。
醋酸转化率按下式计算:X=(1 – V/Vo)*100%式中：Vo,V ———反应开始前、反应过程中滴定所消的标准氢氧化钠溶液的体积，ml。
2、酸强度的测定（1）探针反应法低碳链烷烃的骨架异构化反应经常被用作固体超强酸的探针反应。
其中比较典型的是正丁烷在低温下的异构化反应，这是验证固体超强酸酸性的重要手段。
酸碱催化剂及其催化机理
酸碱催化剂及其催化机理小组成员：*** *** *** 石油炼制和石油化工是催化剂最大的应用领域，在国民经济中占有重要地位。
在石油炼制和石油化工中，酸催化剂占有重要的地位。
烃类的催化裂化，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。
工业上用的酸催化剂，多数是固体。
20世纪60年代以来，又发现一些新型的固体酸催化剂，其中最有影响的是分子筛型催化剂，其次是硫酸盐型酸性催化剂。
1. 固体酸碱的定义和分类固体酸：一般认为是能够化学吸附碱的固体，也可以了解为能够使碱性指示剂在其上面改变颜色的固体。
固体酸又分为布朗斯特（Brφnsted）酸和路易斯（Lewis）酸。
前者简称为B酸，后者简称为L酸。
B酸B碱的定义为：能够给出质子的都是酸，能够接受质子的都是碱，所以B酸B碱又叫质子酸碱。
L酸L碱的定义为：能够接受电子对的都是酸，能够给出电子对的都是碱，所以L酸L碱又叫非质子酸碱。
2. 固体酸碱的强度和酸碱量B酸强度，是指给出质子的能力；L酸强度是指接受电子对的能力。
酸强度通常用Hammeett函数H0表示，定义如下：若一固体酸表面能够吸附一未解离的碱，并且将它转变为相应的共轭酸，且转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱，即：式中[B]a和[BH+]a分别为未解的碱（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pH。
若转变是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即式中[A:B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB的浓度。
H0越小酸度越强。
酸量：固体表面上的酸量，通常表示为单位重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
酸量也叫酸度，指酸的浓度。
固体碱的强度，定义为表面吸附的酸转变为共轭碱的能力，也定义为表面给出电子对于吸附酸的能力。
碱量的表示，用单位重量或者单位表面积碱的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
催化作用原理第三章
1、固体酸的定义：是指具有Bronsted酸（质子酸）中心及Lewis酸中心的固体物质，固体酸中心和均相催化剂酸中心在本质上是一致的，但固体酸催化剂中还可能有碱中心参与协同作用。
2、固体酸的特点：这类固体酸催化剂具有易分离回收、易活化再生、高温稳定性好等。
3、固体酸碱定义：1）阿累尼乌斯酸碱：能在水溶液中给予质子的物质称为酸；能在水溶液中给予羟基离子的物质称为碱；2）B酸碱：凡是能给出质子的物质称为酸；凡是能接受质子的物质称为碱；3）L酸碱：电子对的受体，所谓酸；电子对的供体，所谓碱；4、固体酸碱催化剂分类：天然的、浸渍的、金属氧化物、硫化物、金属盐类等；5、固体酸碱催化剂应用（催化反应）：脱水、缩合、裂化、裂解、烷基化、异构化；6、固体酸举例：硅铝酸盐（天然黏土：高岭土；无定形：硅酸盐；结晶硅铝酸盐：分子筛）；氧化物（Al2O3、ZnO2）；卤化物、硫酸盐等；7、重要的固体酸碱催化剂举例：碱土金属氧化物中的MgO、CaO是典型的固体碱催化剂；AlCl3、FeCl3是典型的固体L酸催化剂；η- Al2O3、γ- Al2O3 、复合催化剂；8、固体超强酸定义：固体酸的强度若超过100%硫酸的强度或酸强度函数为-11.9，则称之为超强酸。
9、固体超强碱定义：是指碱强度函数高于+26，则称为超强碱。
10、固体酸中心类型：B酸中心和L酸中心两类，研究NH3和吡啶等碱性物质在固体表面上吸附的红外光谱可以作出这种区分。
11、酸强度是指给出质子的能力（B酸）或者接受电子对的能力（L酸）。
酸强度表示酸与碱作用的强度，是一个相对量。
12、酸中心的酸强度测定方法？答：1）气态碱吸附法（当气态碱分子吸附在固体酸中心上时，吸附在强酸中心上的比吸附在弱酸中心上更加稳定，也更难以脱附。
当升温排气脱附时，吸附弱的碱分子首先排出，故根据不同温度下排出的碱量，可以得出酸强度和酸量。
常用的吸附的气态碱为NH3、吡啶、正丁胺）；2）程序升温脱附法（TPD法）（气态碱吸附法已发展为程序升温脱附法，TPD法是将预先吸附了某种碱的固体酸在等速升温并通入稳定流速载气条件下，表面吸附的碱到了一定的温度范围便脱附出来，在吸附柱后用色谱检测器记录描绘碱脱附速率随温度变化的关系，得到TPD曲线。
酸碱催化剂
酸碱催化剂石油炼制和石油化工是催化剂最大的应用领域，在国民经济中占有重要地位。
在石油炼制和石油化工中，酸催化剂占有重要的地位。
烃类的催化裂化，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。
工业上用的酸催化剂，多数是固体。
20世纪60年代以来，又发现一些新型的固体酸催化剂，其中最有影响的是分子筛型催化剂，其次是硫酸盐型酸性催化剂。
1. 固体酸碱的定义和分类固体酸：一般认为是能够化学吸附碱的固体，也可以了解为能够使碱性指示剂在其上面改变颜色的固体。
固体酸又分为布朗斯特（Brφnsted）酸和路易斯（Lewis）酸。
前者简称为B酸，后者简称为L酸。
B 酸B碱的定义为：能够给出质子的都是酸，能够接受质子的都是碱，所以B酸B碱又叫质子酸碱。
L酸L 碱的定义为：能够接受电子对的都是酸，能够给出电子对的都是碱，所以L酸L碱又叫非质子酸碱。
2. 固体酸碱的强度和酸碱量B酸强度，是指给出质子的能力；L酸强度是指接受电子对的能力。
酸强度通常用Hammeett函数H0表示，定义如下：若一固体酸表面能够吸附一未解离的碱，并且将它转变为相应的共轭酸，且转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱，即：式中[B]a和[BH+]a分别为未解的碱（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pH。
若转变是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即式中[A:B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB的浓度。
H0越小酸度越强。
酸量：固体表面上的酸量，通常表示为单位重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
酸量也叫酸度，指酸的浓度。
固体碱的强度，定义为表面吸附的酸转变为共轭碱的能力，也定义为表面给出电子对于吸附酸的能力。
碱量的表示，用单位重量或者单位表面积碱的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
碱量也叫碱度，指碱中心的浓度。
化工进展
Contents
1 一、固体超强酸催化剂的催化机理 二、固体超强酸的制备剂的表征技术 五、固体超强酸催化剂的研究应用 六、固体超强酸的展望
4
固体超强酸催化剂
所谓固体超强酸是指比100%硫酸的酸度还 强的固体酸。其酸强度用Hammett指示剂的酸 度函数Ho表示，一般，Ho=pK（所用指示剂的 pK值），已知100%硫酸的Ho=-11.93，凡是 Ho值小于-11.93的固体酸均为固体超强酸，Ho 值越小，该超强酸的酸性越强。 固体超强酸的分类：负载卤素的固体超强酸、 杂多酸固体超强酸、SO42-/MxOy型超强酸、负载 金属氧化物的固体超强酸及沸石超强酸五大类
固体超强酸催化剂
以上几种改进方法各有优点：采用纳米技术 制备的固体超强酸具有很高的比表面积和催化活 性；低温陈化法能够使催化剂的晶体结构发生变 化，提高催化剂的酸性和催化活性；沉淀-混合共 沉淀浸渍法制备的催化剂比常规的共沉淀法制备 的催化剂具有更大的比表面积，更高的硫含量、 酸强度和催化活性；
It’s over
LOGO
固体超强酸催化剂 六、今后主要的研究方向为：
① 加强将新技术、边缘学科技术等引入固体超强酸的制备， 如利用微波技术进行催化剂制备及载体改性，诱导固体超 强酸的催化反应，利用微乳液技术制备超细纳米催化剂等 ② 加强对其催化机理、活性位的形成机理、酸位结构及表征 的研究，提高催化剂的比活性，延长催化剂的使用寿命， 实验环境友好的绿色催化新工艺 ③ 研究解决固体催化剂与产物的工业分离、回收、重复利用 和再生等工程中存在的问题，为工业化提供条件。随着研 究和改进的不断深入，固体超强酸将成为有机化工领域中 极具有发展前景的新型环保催化剂。
固体超强酸催化剂
2.酸中心失活机理
3_第三章酸碱催化剂及其作用
固体超强碱类型
氧化物固体超强碱 Na/MgO, K(NH3)/Al2O3, KOH/Al2O3, KF/Al2O3, KF/ZrO2; 分子筛型固体超强碱 例子：KNO3/KL经600oC处理后，得H-=27.0 的固体超强碱；KF/AlPO4-5 固体超强碱常用于烯烃的转化
其它类型酸性催化剂及其催化作用
/Al2O3）
氨基酸表面活性剂（氨基酸月桂酯）
（SnCl4/C）
精细化工中的应用
4、在合成涂料中应用 乙二醇单乙醚乙酯作为皮革粘结剂油漆剥离剂 （SO42-/TiO2） 丙烯酸丁酯用于表面涂料，粘合剂，密封剂， 皮革处理剂（SO42-/TiO2）
甲基丙烯酸异丁酯是耐酸耐碱性涂料的基料
SO42-/ZrO2-TiO2
分子筛催化剂
5.沸石分子筛的命名：
用研究工作者第一次发表提出的一个或者几个 字母来命名。如A型、X型、Y型、ZSM型等； 用离子交换法制得不同型号的分子筛，以离子 命名如NaA (钠A)型、KA (钾A)型、CaA (钙A) 型，商业上又用4A、3A、5A的牌号来表示。 用相应的天然沸石矿物名称来命名，如M型又 可称为丝光沸石型，Y型又可称为八面拂石型； 当合成分子筛中Si和Al被其他原子取代时，就 用取代原子命名，如P-L型就是磷原子取代了L 型沸石分子筛中的部分Si。
可取代 H2SO4、HF等的新催化体系至少要满足以下几个条 件，即 :
(1 )针对不同反应要有酸强度合适的催化剂； (2 )新催化体系要有较高的低温活性； (3)要满足反应物质在反应中传质上的要求，避免催化剂因积炭失活 缩短使用寿命。
固体酸的制备技术
可溶性金属盐 H2SO4 500-600℃ 沉淀 浸渍 煅烧 SO42-/MXOY
化学论文 固体超强酸概述资料
固体超强酸概述摘要：当下环保呼声日益高涨、可持续发展日益被重视，环境污染问题已是非解决不可。
固体超强酸被认为是具有广泛的工业应用前景的环境友好的催化剂之一，因而，对其进行综合论述和研究具有十分重要的意义。
本文从固体超强酸的性质和定义、分类、合成方法（各方法的原理、影响因素及如何影响）、表征（酸中心模型、酸性、酸强度、酸结构）及固体超强酸催化剂在烷基化反应、异构化反应、脱水反应、缩醛反应、酯化反应的应用这五方面对其进行了综述。
关键词：固体超强酸；催化剂；应用在化学工业生产中，很多有机化学反应的进行需要酸催化，包括酯化反应、烷基化、酰基化、聚合反应、异构化、氧化反应、醇的脱水反应，还有些如硝化、氢化、羟基化、重排反应、氢交换、降解、卤化、氯化苯以及氯化烷烃的还原等，工业生产上大量使用液体酸进行催化。
这些液体常规酸包括硫酸、氢氟酸、磷酸等，它们在反应中表现出很好的催化性能，但缺点也很明显。
液体酸容易腐蚀仪器、难于和产物分离、造成大量污水排放，对环境带来了很大的危害。
固体酸催化剂的研究历史由来己久，随着人们环保意识的增强以及各国政府相继制定越来越严格的环保法规，相比较传统的液体酸催化剂，固体酸催化剂自身的优势也逐渐引起科学家们的兴趣和重视，对它们的研究热潮一浪高过一浪。
当我们喊出建设和谐社会和可持续发展的社会口号时，环保催化剂的研发也应引起人们的重视。
羧酸酯在工业上的用途非常广泛，工业上合成羧酸酯一直采用浓硫酸为催化剂，由于浓硫酸存在一些人所共知的缺点，国内外学者一直在研究新的催化剂来取代浓硫酸。
目前文献报道的酯化反应催化剂有很多，但绝大部分仅限于实验室研究，几乎未见工业化报道，其中固体超强酸就是一种新型酯化反应催化剂。
自1979年Hino等合成ZrO2/SO42-和TiO2/SO42-以来，这种催化剂由于具有不腐蚀设备、不污染环境、催化反应温度低、稳定性能好、制备方法简便、处理条件易行、便于工业化、有很好的应用前景，而得到了广泛的研究和应用。
一种固体超强酸及其制备方法
一种固体超强酸及其制备方法近年来，超强酸在化学研究中发挥着越来越重要的作用，它的应用领域也更加多样化。
超强酸的研究主要集中在3个方面：首先是固态超强酸的研究，其次是溶剂超强酸的研究，最后是它们制备方法的研究。
本文将聚焦于以上三方面，重点介绍固态超强酸及其制备方法。
固态超强酸是指以固态形式存在的超强酸，因其表现出了超强酸的特性，也被称为“实体超强酸”。
固态超强酸表现出了极低的腐蚀性和非常高的熔点，甚至在高温下也能保持良好的稳定性，能够更容易地将其储存、运输和操作。
另外，固态超强酸还可以在温度较高的环境中进行反应，因此众多学者和科研机构也纷纷投入到固态超强酸的研究当中，力图挖掘它的应用潜力。
固态超强酸的发现可以追溯到20世纪70年代，当时几位科学家发现，将氯化钾和偶氮丙酮结合起来制备出一种磷酸钾，并测量其腐蚀性，发现此种磷酸钾具有极高的腐蚀性，因而被认定为超强酸的指标物质，也是历史上的第一种固态超强酸，被称为“臭氧超强酸”。
继臭氧超强酸之后，许多类似的固态超强酸又在随后的几十年里被发现出来，其中著名的还有钛酸、硫酸等。
固态超强酸的制备方法也有一系列广泛的可选择方案，其中有“分子吸附法”、“催化水解反应法”、“强分子膜技术”等等。
“分子吸附法”利用吸附剂将待制超强酸物质吸附后，再加以烷基硅烷等溶剂进行洗脱，从而得到固态超强酸的制备步骤；“催化水解反应法”是指利用催化剂对具备水解条件的物质进行反应，使其转化为具备腐蚀性的超强酸；“强分子膜技术”则是指利用合成强分子膜技术，将超强酸结合到固定不变的分子层上，从而形成稳定的固态超强酸体系。
众多学者和科研机构也在不断地加强对固态超强酸的研究，尝试针对其制备的不同方案，尽可能有效地提高其可利用性，同时也以更高的精度进行细致的实验证明，以增强它的实际应用程度。
未来的研究也将更加重视固态超强酸的可操作性，将其与新型能源技术、功能材料等行业联系起来，以实现更大范围的应用。
固体酸碱的定义及分类
固体酸碱的定义及分类
固体酸碱是指在常温常压下呈固态的酸和碱。
它们与液态酸碱相比，具有更高的稳定性和更广泛的应用领域。
根据它们的化学性质和结构特点，固体酸碱可以分为多种类型。
一、固体酸的定义及分类
固体酸是指在常温常压下呈固态的具有酸性的物质。
它们可以通过释放质子（H+）来与碱反应，产生盐和水。
常见的固体酸包括硫酸、硝酸、磷酸、氯化氢等。
根据它们的化学性质和结构特点，固体酸可以分为以下几类：
1. 氧化酸：由氧元素和非金属元素组成的酸，如硫酸、硝酸等。
2. 非氧化酸：由非金属元素组成的酸，如氯化氢、氢氟酸等。
3. 多元酸：由多个酸基团组成的酸，如磷酸、硼酸等。
4. 质子酸：可以释放质子的化合物，如氨基酸、有机酸等。
二、固体碱的定义及分类
固体碱是指在常温常压下呈固态的具有碱性的物质。
它们可以通过接受质子（H+）来与酸反应，产生盐和水。
常见的固体碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铝等。
根据它们的化学性质和结构特点，固体碱可以分为以下几类：
1. 金属氢氧化物：由金属离子和氢氧根离子组成的碱，如氢氧化钠、氢氧化钾等。
2. 金属氧化物：由金属离子和氧元素组成的碱，如氧化钠、氧化钾等。
3. 氨基碱：由氨基团和金属离子组成的碱，如氨水、乙醇胺等。
4. 氢氧化铝：由铝离子和氢氧根离子组成的碱，如氢氧化铝等。
固体酸碱是化学中重要的概念，它们的定义和分类对于理解化学反应和应用化学知识都具有重要的意义。
在实际应用中，固体酸碱广泛应用于化学工业、医药、环保等领域，对于人类社会的发展和进步起到了重要的作用。
工业催化3.1 3.2 固体酸(碱)及分子筛催化剂及其催化作用
7.2 杂多酸催化剂的催化性能
（1）酸性
杂多酸阴离子的体积大，对称性好，电荷密度低，因而 表现出比传统无机含氧酸（H2SO4、H3PO4等）更强的B酸 性。传统杂多酸的酸性顺序为：
7.4杂多酸的一些催化应用示例
1、采用杂多酸H6P2W18O62将甲醇或乙醇和异丁烯醚化，制 得配方汽油中需添加的含氧组分甲基叔丁基醚 （MTBE）和乙基叔丁基醚（ETBE）。
2、采用杂多酸浓溶液作为催化剂使丙烯、丁烯、异丁烯 水合制取异丙醇、丁醇和叔丁醇的过程均已工业化。 取代了常用的负载磷酸工业催化剂。
包括粒子大小、 孔结构等。
而配位阳离子的电荷、半径、电负性的不同对杂多化合物的酸性和氧化还原性 都有影响，因此可以据此来调节杂多化合物的催化活性和选择性。
无论是在水溶液还是固态物，其均具有确 定的分子结构，它们是由中心配位杂原子形成 的四面体和多酸配位基团所形成的八面体通过 氧桥连接成的笼状大分子，具有类似沸石的笼 状结构。
3、杂多酸催化剂成功工业化的还有甲基丙烯醛氧化为甲 基丙烯酸反应。
（红外光谱介绍参看教材12.4.1内容）
例：吡啶吸附于吸附剂上的红外光谱分析
1450cm-1; 1490cm-1; 1610cm-1 (吡啶配位键合于L 酸位上)
1540cm-1 （吡啶正离子的特 征峰）
2. 固体酸强度和酸量
2.1 固体酸强度 是指给出质子（B酸）和接受电子对（L酸）的能
力。酸强度用 Hammett 函数H0 表示。 H0 越小，酸强度越强； H0 越大，酸强度越弱。
固体酸碱的定义及分类
固体酸碱的定义及分类一、固体酸碱的定义固体酸碱指的是在固态条件下能够产生酸性或碱性反应的物质。
与溶液酸碱相比，固体酸碱不需要溶解在水中即可表现出酸碱特性，因而具有较高的稳定性和储存性。
固体酸碱的定义有三个方面的特征：1.固体酸的定义：固体酸是指在固态条件下能够释放出H+离子的物质。
典型的固体酸包括硫酸、硝酸、氯化氢等。
这些物质在固态时因分子或离子之间的相互作用而稳定存在，但在适当条件下可以释放出H+离子。
2.固体碱的定义：固体碱是指在固态条件下能够释放出OH-离子的物质。
典型的固体碱包括氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾等。
这些物质在固态时通常以离子晶体的形式存在，能够在适当条件下释放出OH-离子。
3.固体中的酸碱反应：固体酸碱之间的反应是指固态下酸碱物质之间能够产生化学反应，生成相应的盐和水。
这种反应与溶液中的酸碱中和反应类似，只是在固态条件下进行。
二、固体酸碱的分类根据固体酸碱的性质和结构，可以将其分为以下几类：1. 强酸碱盐强酸碱盐是指在固态条件下，能够完全离解生成强酸和强碱的盐类物质。
典型的强酸碱盐包括硫酸铵、硝酸铵等。
这些盐在固态时具有离子晶体的结构，可以在适当条件下释放出大量的H+或OH-离子。
2. 弱酸碱盐弱酸碱盐是指在固态条件下，能够部分离解生成弱酸和弱碱的盐类物质。
典型的弱酸碱盐包括碳酸钠、磷酸三钠等。
这些盐在固态时也具有离子晶体的结构，但相比于强酸碱盐，它们释放的H+或OH-离子数量较少。
3. 氢氧化物类氢氧化物类是指在固态条件下，能够释放出OH-离子的物质。
氢氧化钠、氢氧化钙等都属于氢氧化物类酸碱。
这些物质在固态时以分子或离子晶体的形式存在，能够在适当条件下释放出OH-离子。
4. 金属氧化物类金属氧化物类是指在固态条件下，能够释放出氧化物离子的物质。
典型的金属氧化物类酸碱包括氧化钙、氧化钠等。
这些物质在固态时通常以离子晶体的形式存在，能够在适当条件下释放出O2-离子。
以上是固体酸碱的主要分类。
催化剂及其作用机理
一酸碱催化剂石油炼制和石油化工是催化剂最大的应用领域，在国民经济中占有重要地位。
在石油炼制和石油化工中，酸催化剂占有重要的地位。
烃类的催化裂化，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。
工业上用的酸催化剂，多数是固体。
20世纪60年代以来，又发现一些新型的固体酸催化剂，其中最有影响的是分子筛型催化剂，其次是硫酸盐型酸性催化剂。
1. 固体酸碱的定义和分类固体酸：一般认为是能够化学吸附碱的固体，也可以了解为能够使碱性指示剂在其上面改变颜色的固体。
固体酸又分为布朗斯特（Brφnsted）酸和路易斯（Lewis）酸。
前者简称为B酸，后者简称为L酸。
B 酸B碱的定义为：能够给出质子的都是酸，能够接受质子的都是碱，所以B酸B碱又叫质子酸碱。
L酸L 碱的定义为：能够接受电子对的都是酸，能够给出电子对的都是碱，所以L酸L碱又叫非质子酸碱。
2. 固体酸碱的强度和酸碱量B酸强度，是指给出质子的能力；L酸强度是指接受电子对的能力。
酸强度通常用Hammeett函数H0表示，定义如下：若一固体酸表面能够吸附一未解离的碱，并且将它转变为相应的共轭酸，且转变是借助于质子自固体酸表面传递于吸附碱，即：式中[B]a和[BH+]a分别为未解的碱（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pH。
若转变是借助于吸附碱的电子对移向固体酸表面，即式中[A:B]是吸附碱B与电子对受体A形成的络合物AB的浓度。
H0越小酸度越强。
酸量：固体表面上的酸量，通常表示为单位重量或单位表面积上酸位的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
酸量也叫酸度，指酸的浓度。
固体碱的强度，定义为表面吸附的酸转变为共轭碱的能力，也定义为表面给出电子对于吸附酸的能力。
碱量的表示，用单位重量或者单位表面积碱的毫摩尔数，即m mol/wt或m mol/m2。
碱量也叫碱度，指碱中心的浓度。
固体酸的种类及酸性位的产生
固体酸
酸性位 ——酸碱中心
自1933年Gayer提出了固体酸的酸性部位就是催化活性中
心的概念之后, 大量的实验事实也证实了固体酸催化剂的酸性
对其催化活性和选择性都有重要的影响。 在均相酸碱催化反应中，酸碱催化剂在溶液中可解离出H+或 OH-； 在多相酸碱催化反应中，催化剂为固体，它可以提供质子（B）酸 中心，或非质子（L）酸中心和碱中心。 下面介绍几种类型酸中心的形成：
催化作用原理
固体酸的类型及酸性位的产生
吴汝佳 冯欢乐 11031918（主讲） 11031905
前言 foreword
质子论
酸碱定义• Definition
酸: 凡能给出质子的分子或离子（B酸） 碱: 凡能与质子结合的分子或离子
Lewis酸碱电子论
酸: 凡能接受电子对的分子、离子或原子团（L酸） 碱: 凡能给出电子对的分子、离子或原子团
第一小组成员： 闫福彬 邱文来 黄朝琦 王宁 吴汝佳 匡崇 冯欢乐
11
1
分类
固载化液体酸： 优点：催化效率高，但反应后液体酸催化 剂分离困难，副产物也 比较多；将其固载后使用，一定程度上解决了催化剂的分离问题， 缺点：反应过程中活性组分会不断流失，催化剂使用寿命短。 此外，严重的腐蚀问题也难以解决。 简单氧化物： 简单氧化物酸的主要来源是表面羟基和暴露的金属离子，这分 别相当于液体酸中的B酸和L酸。它们存在的范围，因简单氧化 物本身的性质而不同，取决于该元素在元素周期表中所处的 位置，即电负性 硫化物： 以硫离子合成微孔结构非氧化合物，微孔复合金属硫族化合物在 催化、离子交换等方面具有应用价值
2
3
固体酸
4 5 6
分类
金属盐：磷酸盐和硫酸盐都可用作酯化反应的催化剂
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固体超强酸固体超强碱名词解释
1.固体超强酸
固体超强酸是指酸性超过100% 硫酸的酸，如用Hammett 酸度函数H。
表示酸强度，100%硫酸的H0值为11.93H0< -11.93 的酸就是超强酸。
固体超强酸分为两类，一类含卤素、氟磺酸树脂成氟化物固载化物；另一类不含卤素，它由吸附在金属氧化物或氢氧化物表面的硫酸根，经高温燃烧制备。
2.固体超强碱
碱强度超过强碱(即共轭酸的pKa>26)的碱为超强碱。
有布仑斯惕超强碱，路易斯超强碱。
有固体、液体两类超强碱。
用于催化某些化学反应的超强碱为超强碱催化剂。
三甲基硅烷基氯化镁、AgB2H5、LiB2H5是能够以溶液的形式存在的最强碱，但如果说三甲基硅烷基氯化镁、AgB2H5、LiB2H5是普遍意义上的最强碱，那还差之甚远。
固体超强碱，如Li4C、Mg2Si、Na3B(硼化三钠)等，其对应的共轭酸pKa值往往超过120，甚至达到150-160。
他们的碱性强到几乎不能够以溶液形态存在。
例如：Na3B 溶解于丁硅烷Si4H10会发生配位反应，生成[(Si4H10)B4]12-而后析出氢化钠形成硼硅加合物。
另外有些碱如Li3N、Ag3N等，难溶于大多数有机溶剂，却能在固相中发生很强的碱性反应。
他们也被称为固体超强碱。