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。
固体超强酸固体超强碱名词解释
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。
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。
固体超强酸催化剂
H0 越 小 ， 固 体 酸 的 酸 性 越 强
其中： Ka = [ a H+
aB ] / a BH+
L酸强度：若固体酸表面能够吸附未解离的碱（指示剂），并将其 转变为相应的共轭酸配合物，且转变是借助于吸附碱的 电子对移向固体酸表面，即 [A]S + [ : B ]a [A : B ] 则 H。= pKa + lg { [ : B]a / [A : B] }
AlCl3 + L酸 BF3 L酸 +
:NR3 L碱 :NH3 L碱
Cl3Al : NR3 配合物 F3B : NH3 配合物
2、分类
序号
固体酸的分类：
举 例
高岭土、膨润土、活性白土、蒙脱土、天然沸石等
名 称 天然粘土类 浸润类
1 2 3
H2SO4、H3PO4、HF 等液体酸浸润于 SiO2、Al2O3、 （固载化液体酸） 硅藻土 等载体上（烧结物） 阳离子交换树脂 二乙烯基苯共聚物、Nafion-H
1 — SiO2
2 — SiO2-ZnO (9:1)
3 — SiO2-ZnO (7:3) 4 — SiO2-ZnO (1:9)
有L 酸位，
5 — ZnO
无B 酸位
波数，cm-1
吡啶吸附在不同组成吸附剂（经500 oC焙烧）上的红外光谱
SiO2表面酸性
Al2O3表面酸性
SiO2-Al2O3表面酸性
吡啶在SiO2 上的吸附只是物理吸附。 150℃抽真空后，几乎全部脱附，迚一 步表明纯SiO2 上没有酸性中心 Al2O3 表面只有L 酸中心（1450 cm-1）， 看不到B 酸中心 SiO2-Al2O3 表面上除存在L 酸位外，还
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。
固体超强酸催化剂的研究
外缪长喜 等人用超 临界流体干燥法制 备的 以超细 ｚ ｒ （ ） ： 为载体 的 Ｓ Ｏ ４ ２ － ／ Ｚ ｒ Ｏ ．不仅是超 强酸 ， 而且其超强酸性和催化性能明显优于 常规方法制备 的 Ｓ Ｏ Ｊ － ／ Ｚ ｒ Ｏ 超强酸 。 这就否认 了以往 晶相 Ｚ ｒ Ｏ 不能制成 固体超强 酸的观
温及液相反应 ，因而比 Ｓ Ｏ 一 ， Ｍ 。 ０ ， 型固体超 强酸有更好 的应用前景。 （ 五） 无机盐复配而成的固体超强酸 １ ９ ７ ９年 Ｏ ｎ ｅ等报道 了卤化铝与某些金 属硫酸盐或金属 卤化物混合具有超强酸性。 邹新禧 发现 Ａ １ Ｃ 一 Ｆ ｅ （ Ｓ ！） Ｏ ， （ １ ：１ ） 混合物 有超强酸性。Ｈ０小于一 １ ３ ． ７ ５ 。对戊 烷异构化 有较高的催化活性 ， 在室温下反应 ２ ５ ｈ 戊烷
（ 一） 负载卤素的固体超强酸 起 初固体超强酸是利用 ｖ族元 素的氟
化物 ｘ Ｒ作为 载物， （ 如Ｓ ｂ Ｆ 、 Ｔ ａ Ｆ 等路易斯 酸） ，以 Ⅲ、Ⅳ族无机氧化物 （ ＡＩ ： Ｏ ， 、Ｓ ｉ Ｏ 、
Ｔ ｉ Ｏ 、Ｚ ｒ Ｏ ： 等） 作为载体合成而得的含卤素 固体 超强酸。这类固体超强酸在合成及回收 处理 过程中都产生难以解 决的三废 污染 问
如Ｓ Ｏ 。 ｒ （ ） 在空气 中长时间放置后 ， 只需在
３ ５ ０ ℃－ ４ ０ ０ ￣ Ｃ 下加热 １ ｈ将表面的吸附水除去 即可恢复活性 ；（ ２） 其表面吸附的 Ｓ Ｏ ， ２ － 与载 体表面结合也很稳定 ，即使水洗也不易除 去 ；（ ３）能在高温下使用 ；（ ４）其腐蚀性很
题， 而且还存在着怕水和不能在高温下使用 的缺点 ，因而它并不是理想的催化 剂。 （ 二） Ｓ １２ Ｏ － ／ Ｗ， Ｏ ， 型 固体超强酸 １ ９ ７ ９ 年， 日 本的日 野诚等人第一次成功 地合成 了不含任何 卤素并可在 ５ ０ ０ ℃高温下 应用的 Ｓ Ｏ ｝ － ／ Ｗ。 Ｏ ， 型固体超强 酸。它是 以某 些金属氧化物为载体 ， 以Ｓ １２ Ｏ － 为负载物的固 体催化剂 。 其优 点有 ： （ １ ） 对水稳定性很好 ，
固体酸催化理论及反应机理
反应条件优化
通过优化反应温度、压力、气氛等 条件，实现对反应选择性的控制。
05 固体酸催化的未来展望
新型固体酸材料的探索与开发
新型固体酸材料的探索
随着科技的发展，人们正在不断探索新型固体酸材料，如杂 多酸、固体超强酸等，以寻找具有更高活性和选择性的催化 剂。
酸催化反应是指在酸催化剂的作用下，底物发生化学反应生成 产物的过程。
02
固体酸催化是其中一种重要的催化形式，其特点是催化剂为固
体，反应条件温和，易于工业化应用。
固体酸催化的机理主要包括酸与底物之间的相互作用，包括质
03
子转移、电子转移等过程。
碳正离子反应机理
碳正离子反应机理是酸催化反应中的一种重要机 理。
再生与循环使用
为解决催化剂失活问题， 研究催化剂的再生和循环 使用技术，以提高催化剂 的利用率和降低成本。
反应条件优化
通过优化反应温度、压力、 气氛等条件，降低催化剂 失活的风险，延长使用寿 命。
固体酸催化的选择性控制
反应路径选择
通过控制反应路径，实现选择性 合成目标产物，减少副产物的生
成。
催化剂酸性调控制
新型固体酸材料的开发
通过合成方法学的创新，开发出新型的固体酸材料，如金属 氧化物负载的酸性催化剂、分子筛等，以满足不同反应的需 求。
固体酸催化的绿色化发展
绿色合成方法的探索
利用固体酸催化剂实现绿色合成，如采用无溶剂或低毒性溶剂的反应体系，降低 环境污染和资源消耗。
绿色催化过程的优化
优化固体酸催化的反应过程，如提高反应效率、减少副产物生成等，以实现更环 保的催化过程。
在该机理中，酸催化剂提供质子，与底物结合形 成碳正离子，进而发生一系列的化学反应。
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。
固体超酸及其应用研究进展
固体超酸及其应用研究进展摘要：目前已制备的超酸种类繁多，它具有极强的酸性和高介电常数，在化学合成工业中是一种良好的催化剂。
本文对超强酸的定义、酸度的测定进行了简单介绍。
固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料，进一步综述了固体超强酸的分类、制备方法，例举了一些学者制备的新的固体超强酸催化剂。
重点是介绍固体超强酸催化剂在有机化学反应中的应用。
指出了固体超强酸的优点和一些不足。
最后指出了今后固体超强酸催化剂的发展方向。
关键词：超酸；固体超酸；催化剂；应用；发展Abstract: The acid has been prepared over a wide range, it has a very strong acid and high dielectric constant, it is a good catalyst in the chemical synthesis industry. In this paper, the defi niti on of super acid, acidity determ in ati on for a brief in troducti on.Solid superacid is a new type of catalytic material in recent years. the classification of solid superacids and preparation methods are described. New solid superacid catalysts are in troduced. solid superacid catalysts are applied in orga nic react ions which is the key in the article. Pointing out the advantages of solid superacids and some shortcomings. Finally,developme nt trends of solid superacid catalysts are put forward.Key words:Superacid; solid superacid; catalyst; applicati on; developme nt1超酸的简单介绍1.1超酸的定义超强酸是指酸强度比100 %的硫酸还要强的酸，特酸度函数HO < -11.94 的酸。
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：*********炼油和石化行业是催化剂最大的应用领域，在国民经济中发挥着重要作用。
酸性催化剂在石油炼制和石化工业中起着重要作用。
碳氢化合物的催化裂化、芳烃和烯烃的烷基化、烯烃和二烯烃的齐聚、共聚和高聚合、烯烃水合成醇以及醇的催化脱水都是在酸性催化剂的作用下进行的。
工业上使用的大多数酸性催化剂都是固体。
自20世纪60年代以来，人们发现了一些新的固体酸催化剂，其中影响最大的是分子筛催化剂，其次是硫酸催化剂。
1.固体酸碱的定义和分类固体酸：通常被认为是一种能化学吸附碱的固体。
它也可以理解为一种固体，可以改变其上碱性指示剂的颜色。
固体酸也分为bronster（BRφNsted Acid和Lewis Acid。
前者缩写为B Acid，后者缩写为L Acid。
B Acid和B base的定义是：所有能产生质子的都是酸，所有能接受质子的都是碱。
因此，B Acid和B base也称为质子酸碱。
L Acid和L base的定义是：所有能接受电子的对是酸，所有能产生电子对的都是碱，所以l酸和l碱也被称为非质子酸碱。
2.固体酸碱的强度和酸碱量B酸强度指的是产生质子的能力；L酸强度指的是接受电子对的能力。
酸强度通常用hammerett函数H0表示，其定义如下：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]是由吸附碱b和电子对受体A形成的络合物AB的浓度。
H0越小，酸度越强。
酸量：固体表面的酸量，通常以单位重量或单位表面积的酸位毫摩尔表示，即mmol/wt或mmol/m2。
酸量也称为酸度，是指酸的浓度。
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。
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
固体超强酸
摘要论述了固体超强酸的研究及运用进展情况。
采用寻找最佳配比制备ZrO2包覆的SO42-/ SnO2固体超强酸，讨论了ZrO2与硫酸铵的最佳物质的量比，硫酸铵与SnC l4 最佳摩尔比，煅烧温度，固体超强酸的最佳使用量对其催化性能的影响。
实验结果表明，以ZrO2：(NH4)SO4摩尔比为100：6，(NH4)2SO4：SnCl4=1:2时所制备的ZrO2包覆的SO42-/ SnO2固体超强酸，在400摄氏度煅烧取固体超强酸0.8g原料无水乙醇（20ml）与冰乙酸（10g）进行酯化反应（反应温度为65°c），为较优工艺条件，在此条件制得的乙酸乙酯的酯化率为61.75%。
[关键词]包覆固体超强酸制备催化合成乙酸乙酯AbstractDiscussed the research and application advanced of solid superacid catalyst in details.By looking for the best ratio of ZrO2-coated SO42-preparation/SnO2 solid superacids, discusses ZrO2 and ammonium sulfate best amount of substance than, ammonium sulphate and SnC l4 best molar ratio, burning temperature, solid superacids best usage on its catalytic performance impact. Experimental results show that to ZrO2: (NH4) SO4 molar ratio of 100: 6, (NH4) SO4: SnCl4 = 1: 2, the preparation of ZrO2-SO42-/SnO2 solid superacids, calcination of the 400 degrees Celsius ,Take solid superacids 0.8g raw ethanol (20ml) and glacial acetic acid (10g) esterification reaction temperature of 65 (°C), for greater technological conditions, conditions in the final of ethyl acetate ester rate of 61.75%.Key words:coating solid superacid catalyst synthesis acetic ether目录目录 (3)1. 前言 (4)1.1 引言 (4)1.2 固体超强酸的研究状况 (4)1.3 固体超强酸的应用 (5)1.4 存在的不足 (5)1.5 展望 (6)1.6 本实验中反应的催化条件 (7)2. 实验部分 (8)2.1 实验试剂 (8)2.2 主要仪器和设备 (8)2.3 实验过程 (8)2.3.1 ZrO2包覆的固体超强酸SO42-/SnO2的制取 (9)2.3.2 催化合成乙酸乙酯 (9)2.3.3固体超强酸SO42-/ZrO2的催化机理 (9)3. 实验结果与讨论 (10)3.1硫酸铵最佳包覆量 (10)3.2 考察n(NH4)2SO4)与n(SnCl4)的比例对乙酸乙酯的催化效率的影响113.3煅烧温度对酯化率的影响 (12)3.4催化剂的最佳用量 (13)3.5 催化剂的重复使用 (13)4. 结论 (14)致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
超强酸
超强酸超强酸（super acid），又称超酸。
是一种比100%硫酸还强许多倍的酸。
特别是液体超强酸，有的比100%硫酸强近1012倍，有严重腐蚀性和严重公害。
以HF～sbF5为例，物质的量为1：0．03时的酸性强度要比无水硫酸(100％)的强度约大1亿倍。
而HF～SbF5的物质量比1：1时其酸性估计可达无水硫酸的10万兆倍。
这些超强酸如魔酸，它是五氟化锑和氢氟酸按体积比l：l混合制成的混酸。
其酸度只是无水硫酸的100倍，目前，在世界市场上已有商品出售,超强酸在化学和化学工业上,极有应用价值，它既是无机及有机的质子化试剂，又是活性极高的催化剂。
过去很多在普通环境下极难实现或根本无法实现的化学反应在超强酸环境中。
却能异常顺利地完成。
这些超强酸酸性极强。
别看超强酸的酸性和腐蚀性强得出奇，但它们在化学和化学工业方面却是极有价值的物质。
超强酸既是无机及有机化合物的质子化试剂，又是活性极高的酸性催化剂。
过去有不少化学反应是极难实现或根本无法实现的。
但在超强酸环境中，却能异常顺利地完成。
酸催化反应涉及到烃类裂解、重整、异构等石油炼制过程，还涉及到烯烃水合、烯烃聚合、芳烃烷基化、芳烃酰基化、醇酸酯化等石油化工和精细化工过程，可以说酸催化剂是这一系列重要工业的基础。
而迄今为止，在这些生产过程当中应用的酸催化剂主要还是液体酸，虽然其工艺已很成熟，但在发展中却给人类环境带来了危害，同时也存在着均相催化本身不可避免且无法克服的缺点，如易腐蚀设备，难以连续生产，选择性差，产物与催化剂难分离等。
尤其是环境污染问题，在环保呼声日益高涨、强调可持续发展的今天，已是到了非解决不可的地步。
自20世纪40年代以来，人们就在不断地寻找可以代替液体酸的固体酸，而近年来，固体超强酸更是成为热门研究对象。
固体酸克服了液体酸的缺点，具有容易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、很少污染环境、选择性高等特点，可在较高温度范围内使用，扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。
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。
超 酸
• 表1 常见液体超强酸的种类和强度
• 序号
液体超强酸
•1
FSO3H- SO3( 1: 0. 1)
•2
FSO3H- AsF5 ( 1: 0. 05)
•3
FSO3H - T aF6( 1: 0. 2)
•4
FSO3H- SbF5( 1: 0. 05)
•5
HF- SbF5( 1: 0. 03)
酸强度H0 - 15. 52
O ( CF2CFO ) nCF2CF2 SO3H t
CF3 N afion - H （全氟磺酸树酯 ）的结构式
由于碳酸基连接在一个吸电子能力很强的全氟烷基骨架上, 从而对O - H 键产生极大的极化作用。实验测定Na fionH 的H ammett 酸度函数为
H0= - 10~ - 12, 相当或强于浓度96% ~ 100% 的硫酸。
固体酸碱的定义
NdN UN U2N3 UN2
Pm?
SmN
EuN
GdN
TbN
DyN
HoN
ErN
TmN
YbN
LuN
**锕系
Ac?
ThN Th3N4
PaN2
NpN
PuN
AmN
CmN
BkN
CfN
Es?
Em?
Md?
No?
Lr?
Unique Chemical and Physical Properties
high melting point (3300 K) high value of hardness (> 2000 Kg mm-2) high tensile strength (> 300 Gpa)
1 13 33 40 83 102 123 140
Particle Size
490 193 160 77 63 52 45
I(200)/I(111)
0.72 0.73 0.81 1.60 1.90 1.54 1.99 0.5
Mechanism of synthesis
MoO2
MoO3 TiMoxOy-MoO3
固体酸碱的定义
定义 酸 H+
Bronsted acid
H+
e－
Lewis acid
e－
固体酸碱的定义
固体酸（碱）的酸（碱）性描述
– 酸量
假定存在单个的酸中心，即酸中心的数量
– 强度（strength）
Hammett酸度函数 B酸： Ho pKa＝ －logKa
[B] : 碱（指示剂）的浓度；[BH+] : 共轭酸的表面浓度
超酸酸度对照
Superacid超强酸和超强碱是近四十年才发展起来的最新研究领域，在许多方面还未被完全认识，而且其科学体系也还不够明确，然而它们的应用却发展很快，因为它们能作为特殊的催化剂，活化在通常反应条件下几乎无活性的饱和烃；能使链烷烃的异构化、分解、烷基化、卤化、硝化、氧化、聚合等反应在通常条件下进行。
此外，它们还能够使许多化学领域中难以解决的问题得到开发。
对它们的研究引起了广大化学和化工科技工作者的极大兴趣。
目前，超强酸在化学和化学工业上,极有应用价值，它既是无机及有机的质子化试剂，又是活性极高的催化剂。
过去很多在普通环境下极难实现或根本无法实现的化学反应在超强酸环境中。
却能异常顺利地完成。
而由于超强酸的酸性和腐蚀性强的出奇，所以过去一些极难或根本无法实现的化学反应，在超强酸的条件下便能顺利进行。
比如正丁烷，在超强酸的作用下，可以发生碳氢键的断裂，生成氢气，也可以发生碳碳键的断裂，生成甲烷，还可以发生异构化生成异丁烷，这些都是普通酸做不到的。
可以预料，随着这些具有超常酸性和腐蚀性超强酸的相继问世，化学和化学工业将会迅速走进新时代。
对酸的强弱区分可根据它在水溶液中产生氢离子的程度分为强酸和弱酸，可以用pH测定。
而超强酸和超强碱就不能用pH值表示了，需要另一种尺度。
目前多采用哈默特酸函数H0表示。
因为基准酸强度H0=7，而100% 硫酸的酸强度H0=-12，所以也可定义为：比基准酸强度强1019倍及其以上的酸为超强酸（H0≤-12）。
超强酸可分为固体、气体和液体三种状态，它的定义不受其状态的限制。
在三种状态的超强酸中，固体超强酸的酸强度—般是比较低的，最强者也不过是100%硫酸强度的几百倍；液体超强酸的酸强度一般是比较高的。
至今所知的超强酸中，以HF.SbF5（1:1摩尔比）酸度最强，H0＜-20，是目前发现的最强|的“魔术酸”。
超强碱也是一个新概念，新的研究领域，目前也还没有一个确切的定义。
参照对超强酸的定义，一些化学家姑且把比基准碱强度强1019倍及其以上的碱称之为超强碱。
- 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SO
42-/ZrO
2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。
3.用传统方法使用浓硫酸催化合成乙酸丁酯。
用电子天平准确称取5g冰醋酸、6.8g正丁醇和0.4g硫酸催化剂，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。