催化材料导论-第二章酸碱催化剂概述

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酸碱催化剂

酸碱催化剂一、酸碱催化剂的应用工业上重要的酸催化剂及催化反应固体碱的分类序号名称举例1 浸润类 NaOH 、KOH 、KF 等浸润于SiO2、Al2O3、分子筛等载体上（烧结物）2 合成分子筛用碱金属离子或碱土金属离子交换的分子筛3 阴离子交换树脂4 活性炭在1173K 下热处理或用N2O 和 NH3 活化5 金属氧化物 MgO 、CaO 、TiO2、ZnO 、Na2O 、K2O 、SnO2 、BaO 等6金属盐Na2CO3、K2CO3、CaCO3、(NH4)2CO3、 Na2WO4·2H2O 、KCN 等 7 复合氧化物SiO2-MgO 、Al2O3-MgO 、 SiO2-ZnO 、ZrO2-ZnO 、TiO2-MgO 等三、酸碱催化作用及其机理1、均相酸碱催化 (homocatalysis by acids and bases)A. 特殊酸碱催化A + H+ -→产物 + H+ 反应速率为：例：叔碳离子> 仲碳离子> 伯碳离]][[][A H k dt A d H ++=-][][A k dtA d 表=-][H +H k k ＋＝表pHlog log H-＋＝表k k2、多相酸碱催化A、正碳离子的形成1.L 酸位与烷烃、环烷烃、烯烃、烷基芳烃作用L 酸中心夺取烃上的负氢离子而使烃上形成正碳离子2.B 酸位与烯烃、芳烃的双键作用子与烯烃双键或苯环加成形成正碳离子烯烃、烷基芳烃在B 酸位活化产生正碳离子，易于在L 酸位上3.烷烃、环烷烃、烯烃、烷基芳烃与R+ 的氢转移，产生新的正碳离子三、酸位酸强与催化作用关系（1）大多数酸催化与B酸位有关。

如异构化，苯类歧化，脱烷基化等。

（2）有些反应需L酸位。

如有机物的乙酰化反应及涉及π重组。

（3）有的反应需要强B酸作用下才能发生。

如烷基芳烃的歧化等。

（4）有的反应需要L酸、B酸同时存在而且有协同效应才行。

酸强不同有不同的催化活性进而影响选择性。

《酸碱催化剂》课件

酸碱催化剂的经济性评价
总结词
经济性是衡量酸碱催化剂在生产成本和使用成本方面的重要指标，涉及到催化剂的制备、回收再利用等方面。
详细描述
酸碱催化剂的经济性评价主要关注其在生产成本、使用成本以及回收再利用等方面的经济性。经济性好的酸碱催化剂应该具备较低的生产成本、使用成本，同时在使用后能够方便地回收再利用，降低生产成本。
详细描述
酸碱催化剂的选择性评价主要关注其在特定反应中能否专一催化某一反应，即产物与原料的摩尔比值。该值越高，说明催化剂的选择性越好，能够更专一地催化某一反应。
酸碱催化剂的稳定性评价
总结词
稳定性是衡量酸碱催化剂在多次使用或长时间使用后性能保持不变的能力的重要指标。
详细描述
酸碱催化剂的稳定性评价主要关注其在多次使用或长时间使用后性能的变化情况。通过测定催化剂在不同时间段的活性数据，可以评估其稳定性。稳定性好的酸碱催化剂能够在多次使用或长时间使用后保持稳定的催化效果。
碱催化的反应条件通常是碱性环境，有时需要使用碱性溶剂或碱性载体。
酸碱催化的比较
酸催化通常适用于亲电和亲核反应，而碱催化则更适用于亲
核和亲电子反应。
酸催化通常需要酸性环境，而碱催化则需要碱性环境。
酸催化通常通过质子化来激活底物，而碱催化则通过去质子化来激活底物。
酸催化和碱催化在化学反应中具有不同的选择性，因此在选择催化剂时应根据具体反应类型和目标产物进行选择。
酸碱催化剂的分类
酸催化剂
能够提供质子，包括无机酸、有机酸和阳离子交换树脂等。
碱催化剂
能够提供电子对，包括无机碱、有机碱和金属氧化物等。
酸碱催化剂的作用
降低反应活化能
酸碱催化剂可以提供反应所需的酸性或碱性活性中心，降低反应的活化能，从而加速反应的进行

各类催化剂的组成结构及其催化作用规律与催化机理

各类催化剂的组成结构及其催化作用规律与催化机理催化剂是一种能够加速化学反应速率而不发生化学变化的物质。

不同类型的催化剂在组成、结构和催化作用规律及催化机理上存在差异。

1.金属催化剂：金属催化剂主要由一种或多种金属元素组成。

它们的结构可以是单质金属，合金或金属氧化物。

金属催化剂的催化作用规律是活性中心和反应物之间的相互作用。

催化机理有两种类型：双电子传递和继承。

2.酸碱催化剂：酸碱催化剂是通过提供或接受质子（酸）或氢氧根离子（碱）来促进反应的催化剂。

它们的组成可以是无机酸或碱（如氢氟酸和氢氧化钠），也可以是有机酸或碱（如有机酸和胺）。

酸碱催化剂的催化作用规律是在酸碱性环境中，反应物与催化剂之间的反应活性。

3.酶催化剂：酶是一种生物催化剂，是由蛋白质组成的大分子催化剂。

它们的组成是由酶蛋白质和辅助物质（如金属离子和辅酶）组成。

酶催化剂的催化作用规律是酶与底物形成酶底物复合物，并通过改变底物的反应活性、方向和速率来催化反应。

4.氧化剂：氧化剂是一种能够在反应中接受电子的催化剂。

它们的组成可以是金属氧化物（如铬酸和二氧化锰）或有机化合物（如过氧化物和过氧硫酸氢钠）。

氧化剂的催化作用规律是通过在反应中接受电子，使反应底物发生氧化反应。

5.还原剂：还原剂是一种能够在反应中捐赠电子的催化剂。

它们的组成可以是金属（如钠和锌）或有机化合物（如氢化钠和氢气）。

还原剂的催化作用规律是通过在反应中捐赠电子，使反应底物发生还原反应。

催化剂的催化机理是根据不同的催化剂类型而不同的。

例如，金属催化剂通过吸附反应底物并与其发生反应来催化反应。

酸碱催化剂通过给予或接受质子或氢氧根离子来改变反应底物的反应性质。

酶催化剂通过形成酶底物复合物并在酶的活性位点上发生催化反应。

氧化剂通过向底物接受电子来氧化底物，而还原剂则捐赠电子给底物来还原底物。

总之，不同类型的催化剂在组成、结构、催化作用规律和催化机理上存在差异。

了解和掌握不同催化剂的特点和催化机理对于合理设计和选择催化剂，并优化催化反应至关重要。

酸碱催化剂及其催化作用均相催化PPT课件

• 2）均裂加成活化：配位数及氧化态均增加1；
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• 2、穿插反应：在配位群空间内，在M—L间插入一个基团，结果形成新的配位体，而保持中心原子的原配位不饱和度。
• 穿插反应与邻位转移实验上很难区分。 • 3、β—氢转移（β消除反应） • 有机配体与M以σ-键络合，其β位碳原子上有氢，结果C—H键断裂，形成M—H，
给电子体更有利于β–氢转移）。
•
β–氢转移可视为临位插入的逆过程。
•
4．配位体解离和配位体的交换。
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• 1.2.5 配位场的影响
• 络合催化中，配位场的影响是多方面的，其中最显著者；
• 1. 空位（Vacant site）概念和模板（Template）效应。
• 在前面分析的络合催化中已明确地了解到，反应物分子配位键合进入反应时，需要过渡金属配位空间中有一个空位。
• 1、配位不饱和与氧化加成： • 配位不饱和：络合物的配位数低于饱和值。有
络合空位。 • 饱和配位：六：Ca、Cd、Co、Fe; 五：Ni; 四：
Cu等。 • 配位不饱和的几种情况： • 1）原来不饱和；2）有基质分子易取代的介质
分子占位；3）潜在不饱和，可能发生配位体的解离。
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• 4. 氢甲酰化反应进展
• (一)均相固相化催化剂的研究 • 固相化方法主要有二种，一是通过各种化学键合
把络合催化剂负载于高分子载体上，称为化学键合法。另一种是物理吸附法，把催化剂吸附于硅胶，氧化铝、活性炭、分子筛等无机载体上，也可将催化剂溶于高沸点溶剂后，再浸渍于载体上。 • 目前金属剥离问题仍是阻碍固相络合催化剂实际应用的主要障碍。 • (二)非铑催化剂的研究 • 铂系催化剂，如螯形环铂催化剂 • 钌簇离子型络合催化剂HRu3(CO)15

酸碱催化剂

定义：
固体酸强度
H0 被称为酸强度函数
C BH+ / CB
H0
• 在稀溶液中时：
H0 被称为酸强度函数( Hammett acidity function)
若要表示L酸， Define： H0= -lg（aA·γB／γAB）
当用某PKa指示剂滴定固体酸时达到等当点时，C
BH+ = CB，此时Ho=PKa，因此，可以从指示剂的 PKa得到固体酸的酸强度Ho。
5）氧化物酸中心形成
IIIA和过渡金属氧化物常呈现酸性质。例如 AI2O3表面经 670K以上热处理，得到－ AI2O3 和－ AI2O3 。均具有酸中心和碱中心，形成如下：
4.4 固体酸碱性质及测量
4.4.1 固体酸性质
⑴ kind of acid site L or B acid
⑵ concentration of acid site acid site number / surface area or sample weight
⑶ strength of acid site B acid: ability of donating proton L acid: ability of accepting electron
4.4.2 固体酸表面酸中心强度和浓度的测定
A. Hammett指示剂的胺滴定法
利用某些指示剂吸附在固体酸表面上，根据颜色的变化来测定固体酸表面的酸强度。
这就需要对酸、碱催化剂本身有所认识，也需要对所催化的反应的机理有所认识。
4.2 酸碱催化剂的类型
4.3 酸碱定义及酸碱中心的形成
4.3.1 酸碱定义
B 酸-----能提供H+的物质。 B 碱-----能接受H+的物质。

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。

有机催化导论第二章：酸、碱催化反应

第二章：酸、碱催化反应
9
a) 硬酸
体积小、正电荷高、可极化性低、对外层电子控制紧的金属离子和其他受电原子。
H+、Li+、Na+、K+、（Rb+、Cs+） Be+2、Mg+2、Ca+2、Sr+2、（Ba+2） Al+3、Sc+3、Ga+3、In+3、La+3、Ce+3、Gd+3、Lu+3、Th+3 U+4、Pu+4、Ti+4、 Zr+4、Hf+4、VO2+、MoO33+，WO+4 Mn+7、Fe+3、Co+3、Cr+3 BF3、BCl3、B(OR)3、AlCl3、AlH3、Al(CH3)3 RCO+、NC+、Si+4、Sn+4、MeSn3+、Me2Sn2+、N+3 RSO2+、ROSO2+、RPO2+、ROPO2+、As+3 Cl+3、Cl+7、I+5、I+7 HX（能形成氢键的分子）
k =kcat[C] n = Gb(Kb) [C] n
Ga，Gb，，是与反应种类，溶剂种类，反应温度有关的常数催化活性系数与催化剂的离解常数成线形关系
2009-03-17
第二章：酸、碱催化反应
23
丙酮碘化
log Kcat-a
乙酸甲酯水解
log Ka
酸催化丙酮碘化，乙酸甲酯水解反应的催化系数与离解常数的关系
第二章：酸、碱催化反应
3
酸、碱催化反应概念有机化合物在酸（一般为亲电试剂）或碱（一般为亲核

酸碱催化剂

酸碱催化剂正文指因物质的酸、碱性质而发生催化功能的催化剂，它们能使反应物转变为离子型活化了的过渡状态，从而发生催化作用。

按催化剂在使用时的状态，可分为液体酸碱催化剂和固体酸碱催化剂，前者多用于液相催化反应系统。

若催化剂在溶液状态中使用，其催化活性有时与溶剂的性质有关。

多数液态酸碱催化剂为化学药剂或由用户自配制成的溶液，它们常有腐蚀性，在贮运时必须注意。

使用液态酸碱催化剂，在其反应终了时，要将催化剂与反应混合物分离；而用固态催化剂时，流体反应物与固体催化剂各自成相，生产工艺简单。

多数固体酸碱催化剂为催化剂工业的产品，最广泛使用的是固体酸催化剂。

酸碱催化剂种类繁多,可按酸碱的性质分两大类,即质子酸碱（亦称布朗斯台德酸碱，简称B-酸、B-碱）催化剂，能放出质子者为酸催化剂，接受质子者为碱催化剂;另一类为路易斯酸碱(简称L－酸、L－碱)催化剂,其中能接受电子对者为酸催化剂，能给予电子对者为碱催化剂。

B-酸催化剂如盐酸、硫酸、磷酸、三氯乙酸等。

例如酯的水解，其作用机理如下：B-碱催化剂氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等。

例如在氢氧化钠的水溶液中，乙醛发生醇醛缩合反应：L－酸催化剂三氯化铝、三氟化硼、三氧化硫、硫酸铜、二氯化锡、H+、R+等,如以三氯化铝为催化剂,可催化卤代烷与苯的烷基化反应：L－碱催化剂NH3、RNH2、ROH、RONa、OH-、R-等，如NaNH2-NH3（-33.5℃）可使苯乙烯聚合：超强酸催化剂为B-酸与L-酸结合成的催化剂，具有很高的酸强度,如FSO 3H-SbF 5、HF-SbF 5等；以前者为例,催化剂中有【FSO 3H 2】+，是很强的质子施主，它能使烷烃变成正电荷非定域的五配位正烃离子，如：从而使烷烃在低温下异构化。

酸－碱双功能催化剂借助酸催化与碱催化的协同作用而发挥催化功能的催化剂。

如由苯酚与吡啶组成的混合催化剂，使葡萄糖旋光转化反应的速度高于使用单一催化剂时的速度,当 α-四甲基葡萄糖在苯溶液中旋光转化反应时，α-羟基吡啶是高效催化剂。

碱催化剂

碱催化剂
简单介绍

本身具有碱性(广义)，并能起碱催化作用的物质。碱催化是指催化剂与反应物分子之间通过接受质子或给出电子对作用，形成活泼的负碳离子中间化合物 (活化的主要方式)，继而分解为产物的催化过程。碱金属、碱土金属和部分稀土元素的氧化物或盐是碱催化剂。分子筛主要是作酸催化剂，但有一定碱性，经离子交换后也可主要作碱催化剂。醇或醛的缩合，歧化，脱水，脱氢反应等都可用碱催化剂催化。
生产方法

以天然矿物质为主要原料、经物化加工、激化活化改性、应用高新技术强化改型后与其它无机碱充分复合消化后分级粉碎、过筛而成的具有稳定结构和性能的新型碱性絮凝沉降剂。
未来发展
境友好催化在内的等众多研究应用越来越多地被人们重视，而固体碱催化剂作为环境友好催化剂也成为研究的热点。随着科学工作者们不断拓展固体碱催化剂的应用领域与理论研究的加强，加之制备方法的改进和不断完善，固体碱催化剂在未来的发展和应用前景非常乐观。
物化物性

细润的灰白色油泥状，呈强碱性。易溶于水，能溶于酸、甘油、糖或氯化铵的溶液中。溶于酸时释放大量的热。相对密度2.24,熔点5220C, 其澄清的水溶液是无色无嗅的碱性液体，PH 值12.4。
基本用途

1. 污水絮凝沉降剂 2. 锅炉烟气脱硫剂 3. 其他用途: 石材助割剂、土壤稳定剂、混凝土调质剂、化学试剂、石膏板嵌缝凝结剂、建筑粘合剂配料等。 4、用于各种酸性水处理中和剂。 5、用于金属矿山尾矿酸性水中和剂。 6、用于电子、电镀厂酸性水中和剂。 7、用于纺织印染造纸酸性水中和剂。
谢谢观赏！
化学特性

1. 别名：代用碱（水处理专用） 2. 主要成分：Ca(OH)2、活性白泥、硅藻土、活性碳、饱和碱溶液； 3. 生产方法：以天然矿物质为主要原料、经物化加工、激化活化改性、应用高新技术强化改型后与其它无机碱充分复合消化后分级粉碎、过筛而成的具有稳定结构和性能的新型碱性絮凝沉降剂。 4. 物化物性：细润的灰白色油泥状，呈强碱性。易溶于水，能溶于酸、甘油、糖或氯化铵的溶液中。相对密度2.24,熔点5220C,其澄清的水溶液是无色无嗅的碱性液体，PH值12.4。

酸碱型催化剂及其催化作用30页PPT

间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
酸碱型催化剂及其催化作用
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。

酸碱催化

r

kBHcAcB(总)

Ka cH cH

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二、广义酸碱催化
由此可以看出， B酸催化反应的速率与溶液中的H+的浓度即pH值有关。若在反应过程中pH值维持不变,则表观上为一级反应,其速率常数为:
k表

kBH cB (总)

cH Ka cH
cOH
KW
c H
，
+
其中KW为水的解离常数。
上一内容
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一、狭义酸碱催化
所以：
k表
kOH
KW cH+
取对数后得：
或：
1 lg k表 lg kOH lg KW lg cH+
lg k表 lg kOH lg KW pH
以lgk表对pH作图应得一直线,其斜率为+1。
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二、广义酸碱催化
该催化过程的反应速率为： r kBHcBHcA
体系的物料平衡为： cB(总) cB cBH
当式子 BH Ka B +H+ 达到平衡时，有：
Ka

c c B H cBH
cB(总)

cBH

Ka cH cH

斜率 = 1
pKa
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pH值
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二、广义酸碱催化
L酸催化剂有两种类型,一种是分子型L酸,如
BF3、 AlCl3 、SnCl4、ZnCl2等;另一种是离子型L 酸,如Cu2+、Ca2+、Fe3+ 等。L酸催化的反

酸碱催化

苯酚可在酸性SiO2—A12O3上吸附，也可在碱性MgO上吸附，而且也可在ZrO2 上吸附。且其脱附温度高于在MgO或SiO2—Al2O3 上的脱附温度。显然，苯酚在ZrO2 上吸附最强，在 SiO2 一Al2O3 上最弱，在MgO上吸附中等。这就说明ZrO2有典型的双功能催化作用。已经发现ZrO2对烷基苯胺生成晴化物的活性高于SiO2-Al2O3 和MgO，这可认为是ZrO2 的双功能催化作用。
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)。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度随温度的变化，即得TPD曲线。这种曲线的形状、大小及出现最高峰时的温度Tm值，均与固体酸的表面性质有关。

酸强度是指给出质子的能力(B酸强度)或者接受电子对的能力(L酸强度)。酸强度表示酸与碱作用的强弱，是一个相对量。用碱性气体从固体酸脱附的活化能，脱附温度，碱性指示剂与固体酸作用的颜色等都可以表示酸的强度。通常用酸强度函数 Ho表示固体酸强度，Ho也称为Hammett 函数(酸度函数）。

第三章
酸碱催化
酸碱催化剂及催化作用

酸碱催化的基本概念；酸性质及其测定方法；酸中心的形成；分子筛的酸性与结构; 分子筛的催化作用。
酸碱催化剂重要性

酸碱催化剂是石油化工中使用最多的催化剂，其催化作用是通过质子转移得以实现的。像裂解、异构化、烷基化、歧化、聚合、水合、水解等一些重要反应。工业上应用的酸催化剂多数是固体酸，常见的有硅酸铝、氧化物、分子筛，金属盐类、酸性离子交换树脂等。

酸碱催化剂

见光谱来测酸型。应采用带共轭体系的吸着分子，
如蒽，芘，三苯甲烷等。
SiO2表面酸性
从图可以看出吡啶在SiO2 上的吸附只是物理吸附。 150 ℃抽真空后，几乎全部脱附，进一步表明纯SiO2 上没有酸性中心。
Al2O3表面酸性
Al2O3 表面只有L 酸中心(1450 cm-1) ,看不到B 酸中心。
3、烷基转移
4、与烯烃加成，生成新碳正离子，后者脱氢聚合
5、位断裂，变成更小的碳正离子
6、碳正离子不稳定，发生内部氢转移、异构化或其它分子反应其速度一般大于碳正离子本身的形成
C、酸中心类型与催化活性、选择性的关系不同的酸性催化反应往往需要不同的酸性中心
C2H5OH+
O
O Al O L酸中心
5.3. 常见的分子筛结构特点
A型分子筛：将β笼放在立方体的八个顶点上，并用立方体笼（γ笼）互相联结起来，中间形成了α笼。 α笼之间通道由一个八元环的窗口相连接，直径约 0.4nm 故称为4A分子筛。
A型分子筛的有效孔径随骨架外的金属离子而异，当金属离子为Na时，有效孔径为4A，称为4A型分子筛，用K+取代Na+后，有效孔径变小称为3A分子筛，当 Na+有70-80%被Ca2+取代，有效孔径扩大，称为5A分子筛。
酸度越强，吸附越牢，吸附热越大。 A. 碱吸附量热法（不能区分B酸和 L酸中心）
423K时NH3吸附在HZSM-5(A)和NaZSM-5(B)上
B. 碱脱附-TPD（程序升温）法（广泛） HZSM-5(A)沸石的NH3-TPD谱图
a. 不能区分B酸或L酸中心上解析的NH3，以及从非酸位解析的NH3；
如：H3PO4浸渍在硅藻土或SiO2上。

酸碱催化剂及其催化作用 (2)

• 早期用硫酸、氢氟酸、磷酸、三氯化铝等液体酸或路易
斯酸作为催化剂。这些酸都具有确定的酸强度、酸类型，而且在较低温度下有相当高的催化活性。 • 从产品分离、设备腐蚀，尤其上环保方面考虑，使用固体酸催化剂替代H2SO4、HF和AlCl3 等液体酸催化剂的工艺十分重要。 • 本章主要探讨固体酸催化剂及其催化作用。
酸型（L，B）鉴定：吡啶吸附后红外光谱会出现
特征峰
+H+
N
N
H+
在红外光谱～1550cm-1处有一特征峰，B型酸。
相反，如和L-酸配位，将得到一种配位化合物
+L
NL
N
这时在～1450cm-1处有一特征峰也可以利用紫外-可见
光谱来测酸型。应采用带共轭体系的吸着分子，如蒽，芘，
三苯甲烷等。
25
第二十五页，共112页。
③制备时发生部分水解给出质子
④金属离子提供L酸中心 ⑤金属离子还原产生质子
18
第十八页，共112页。
1 酸碱定义及酸碱中心的形成 2 酸碱催化剂的应用及其分类 3 固体酸性质及其测定 4 酸碱催化作用及其机理 5 沸石型催化剂及其催化作用 6 典型酸碱催化反应剖析
19
第十九页，共112页。
3.3.1固体酸的性质
硬碱：电负性大、极性强，对外层电子抓得紧、难于失去电子的物质，软碱：电负性小、极性弱，对外层电子抓得松、易于失去电子的物质，交界碱：处于两者之间的酸。
软硬酸碱规律：硬亲硬、软亲软，交界两相亲。
12
第十二页，共112页。
3.2.1 酸碱催化中心的形成
(Formation of the Catalysts’ Center)
超酸

酸碱催化剂及其催化作用

采用Hammett指示剂法测定固体表面酸性，要注意所用试剂的干燥程度和纯度，特别注意实验条件确保达到吸附平衡，否则很难得到可靠的结果。
01
在实际测定过程中，为了加速平衡状态的到达，可采用超声波振荡器加强搅拌。
02
用Hammett指示剂法测定微孔物质(例如分子筛)的表面酸性时，必须考虑孔径大小对指示剂分子和有机碱分子扩散的抑制作用。样品粒度不小于100目。
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3.1.4.3 固体酸性测定
优点
Hammett指示剂法测定表面酸性，方法简单，操作方便，可以提供表面酸量按强度分布的信息，并可得到在各实验室之间进行对比的结果。
缺点
只能测定不带颜色的固体，固体的孔径必须有一定的大小，吸附平衡的到达受许多条件的制约。
不能区分质子酸和路易斯酸。
3.1.4.3 固体酸性测定
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Hammett指示剂-正丁胺滴定法实例：
3.1.4.3 固体酸性测定
判定方法
目测法
分光光度法当目测法对指示剂颜色判断有困难或不准确时，特别是使用pK≤-5.6的指示剂（无色→黄色）时，使用紫外可见分光光度法会得到更准确的结果
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3.1.4.3 固体酸性测定
3.1.4.3 固体酸性测定
3.1.3 酸碱催化剂的分类固体酸碱的种类(p59)
催化作用多样性
典型固体酸催化的反应示例
3.1.4 酸碱的性质及表征 3.1.4.1 酸位中心的类型与表征
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3.1.4.1 酸位中心的类型与表征
氨吸附
氨在硅酸铝上的红外吸收
酸位中心的类型与表征
3.1.4.1 酸位中心的类型与表征
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例2：取在烘干的硫酸镍（75~150μm）0.5g，放入苯中，滴加几滴二甲基黄（pKa=3.3），以0.140mol/L正丁胺的苯溶液滴定，共用0.55ml，相当于1g催化剂需0.11mmol的正丁胺和酸中心发生作用，于是得到H0≤+3.3的酸度为0.11mmol/g，因硫酸镍比表面为11m2/g，因此酸度又可表示为0.01mmol/m2

酸碱催化名词解释生物化学

酸碱催化名词解释生物化学
酸碱催化是一种生物化学过程，它涉及到酸碱催化剂在生物体内促进化学反应的发生。

在生物化学中，许多重要的生物分子的合成、降解和转化都需要酸碱催化来加速反应速率。

酸碱催化剂通常是一些特定的酶或其他生物大分子，它们在特定的环境条件下（如适宜的温度和 pH 值）能够与底物分子相互作用，从而降低反应的活化能，加速反应的进行。

酸碱催化剂通过提供或接受质子（H+）来改变反应物的电荷分布，从而促进化学键的形成或断裂。

在生物化学中，酸碱催化起着关键的作用。

例如，在消化过程中，胃液中的胃酸（酸性环境）能够催化食物中的蛋白质降解为小肽和氨基酸；而在细胞呼吸过程中，酶催化剂能够促使葡萄糖分子的氧化代谢，产生能量和二氧化碳。

总的来说，酸碱催化在生物化学中起着至关重要的作用，它能够加速生物分子的合成和降解反应，从而维持生物体内的正常代谢和功能。

催化材料导论-第二章酸碱催化剂概述

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