綠色化學(xué)之催化劑

1、綠色化學(xué)之催化劑第一章 催化劑發(fā)展歷程第二章 催化劑第三章 綠色催化劑萌芽時(shí)期（20世紀(jì)以前） 奠基時(shí)期（20世紀(jì)初） 金屬催化劑 氧化物催化劑 液態(tài)催化劑大發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)3060年代） 規(guī)模擴(kuò)大品種增加 有機(jī)金屬催化劑 選擇性催化劑 加氫精制催化劑 分子篩催化劑 大型合成氨催化劑系列催化劑發(fā)展階段 更新?lián)Q代時(shí)期（20世紀(jì)7080年代） 高效絡(luò)合催化劑 固體催化劑的工業(yè)應(yīng)用 分子篩催化劑的工業(yè)應(yīng)用 環(huán)境保護(hù)催化劑的工業(yè)應(yīng)用 生物催化劑的工業(yè)應(yīng)用中國(guó)催化劑工業(yè)的發(fā)展萌芽時(shí)期（20世紀(jì)以前）催化劑工業(yè)發(fā)展史與工業(yè)催化過程的開發(fā)及演變有密切關(guān)系。1740年英國(guó)醫(yī)生J.沃德在倫敦附近建立了一座燃燒

2、硫磺和硝石制硫酸的工廠，1746年英國(guó)J.羅巴克建立了鉛室反應(yīng)器，生產(chǎn)過程中由硝石產(chǎn)生的氧化氮實(shí)際上是一種氣態(tài)的催化劑，這是利用催化技術(shù)從事工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的開端。1831年P(guān).菲利普斯獲得二氧化硫在鉑上氧化成三氧化硫的英國(guó)專利。 19世紀(jì)60年代，開發(fā)了用氯化銅為催化劑使氯化氫進(jìn)行氧化以制取氯氣的迪肯過程。1875年德國(guó)人E.雅各布在克羅伊茨納赫建立了第一座生產(chǎn)發(fā)煙硫酸的接觸法裝置，并制造所需的鉑催化劑，這是固體工業(yè)催化劑的先驅(qū)。鉑是第一個(gè)工業(yè)催化劑，現(xiàn)在鉑仍然是許多重要工業(yè)催化劑中的催化活性組分。19世紀(jì)，催化劑工業(yè)的產(chǎn)品品種少，都采用手工作坊的生產(chǎn)方式。由于催化劑在化工生產(chǎn)中的重要作用，自工

3、業(yè)催化劑問世以來，其制造方法就被視為秘密。綠色催化劑催化劑是化學(xué)工藝的基礎(chǔ)，是許多化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。目前大多數(shù)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，均采用了催化反應(yīng)技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約85%化學(xué)品是通過催化工藝生產(chǎn)的，新的化工過程有80%以上是依靠催化技術(shù)來完成的。催化劑定義定義能改變反應(yīng)速率，而本身的組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑加快反應(yīng)的為正催化劑，減慢反應(yīng)的為負(fù)催化劑特點(diǎn)催化劑只能實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)上可以發(fā)生的反應(yīng)催化劑只能縮短或延長(zhǎng)到達(dá)平衡的時(shí)間，而不能改變轉(zhuǎn)化率催化劑具有選擇性催化劑是第一步的反應(yīng)物，最后一步的產(chǎn)物，即經(jīng)過一次化學(xué)循環(huán)后又恢復(fù)到原來的組成綠色催化劑定義綠色化學(xué)要求

4、化學(xué)品的生產(chǎn)最大限度地合理利用資源，最低限度地產(chǎn)生環(huán)境污染和最大限度地維護(hù)生態(tài)平衡。它對(duì)化學(xué)反應(yīng)的要求是：采用無毒、無害的原料；在無毒無害及溫和的條件下進(jìn)行；反應(yīng)必須具有高效的選擇性；產(chǎn)品應(yīng)是環(huán)境友好的。這四點(diǎn)要求之中有兩點(diǎn)涉及到催化劑，人們將這類催化反應(yīng)成為綠色催化反應(yīng)，其使用的催化劑也就稱為綠色催化劑。固體酸催化劑 酸催化工藝在化學(xué)生產(chǎn)過程中占有重要地位。傳統(tǒng)催化劑重要是硫酸、磷酸、氫氟酸及無水三氯化鋁等，他們腐蝕性強(qiáng)，后處理復(fù)雜，污染嚴(yán)重，不能滿足環(huán)保的要求。這就迫切需求研究固體酸取代他們。目前研究較多的固體酸有如下幾種：沸石分子篩雜多酸催化劑超強(qiáng)酸離子交換樹脂沸石分子篩概念沸石分子篩是

5、結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學(xué)通式為：Mx/m(AlO2)x(SiO2)yzH2O。M代表陽(yáng)離子，m表示其價(jià)態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，x和y是整數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為310。分子篩晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多同直徑的孔（也稱“窗口”）相連。由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用，故得名分子篩。分類：按硅鋁比分：分為低硅（A型）、中硅（X、Y型）、高硅（ZSM-5型）和全硅型（Silicalite）。按孔道大小劃分，孔道尺寸小于2 nm、250 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩 按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖3A分子篩13X分子篩分子篩共同特征只吸附分子直徑小且能通過均勻細(xì)孔的物質(zhì)優(yōu)先吸附H2OH2SNH3等極性物質(zhì)，吸濕性好對(duì)不飽和度高的物質(zhì)，有選擇性吸附當(dāng)被吸收物質(zhì)的濃度（分壓）很低時(shí)，仍顯