第一章思考題答案(編輯修改稿)
2025-07-15 14:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Lewis堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故不能用作Lewis堿反應(yīng)物及其催化的反應(yīng)。另外，由于鹽類不溶于超臨界二氧化碳，因此，不能用超臨界二氧化碳作離子間反應(yīng)的溶劑，或以離子催化的反應(yīng)溶劑。（3）超臨界水、水表現(xiàn)出許多獨(dú)特的性質(zhì)，表15列出了常溫水、過熱水和超臨界水的一些性質(zhì)。由表中數(shù)據(jù)可看出，超臨界水的擴(kuò)散系數(shù)比常溫水高近100倍；黏度大大低于常溫水；密度大大高于過熱水，而接近常溫水。超臨界水表現(xiàn)為強(qiáng)的非極性，可與烴類等非極性有機(jī)物互溶；氧氣、氫氣、氮?dú)?、CO等氣體可以任意比例溶于超臨界水；無機(jī)物尤其是鹽類在超臨界水中的溶解度很小。傳遞性質(zhì)和可混合性是決定反應(yīng)速率和均一性的重要參數(shù)，超臨界水的高溶解能力、高擴(kuò)散性和低黏度，使得超臨界水中的反應(yīng)具有均相、快速，且傳遞速率快的特點(diǎn)。目前，超臨界水反應(yīng)涉及重油加氫催化脫硫、納米金屬氧化物的制備、高效信息儲備材料的制備、高分子材料的熱降解、天然纖維素的水解、葡萄糖和淀粉的水解、有毒物質(zhì)的氧化治理等領(lǐng)域，表16列出了超臨界水中反應(yīng)的實(shí)例。 常溫水、過熱水和超臨界水的物理性質(zhì)性質(zhì)常溫水過熱水超臨界水溫度/℃壓力/MPa介電常數(shù)氫的溶解度/mg/L1氧的溶解度/mg/L1密度/kgm3黏度/MPas有效擴(kuò)散系數(shù)/m2s12578—89881010450—∞105107450∞∞128102108 超臨界水反應(yīng)的實(shí)例應(yīng)用領(lǐng)域?qū)嵗裏N類化合物的部分氧化甲烷部分氧化制甲醇FriedelCrafts反應(yīng)叔丁醇脫水反應(yīng)苯酚與叔丁醇的烷基化反應(yīng)超臨界水氧化技術(shù)（SCWO）城市污水、人類代謝污物、生物污泥的處理二噁英類化合物、苯酚、氯苯、氯代苯酚等的分解重質(zhì)礦物資源的轉(zhuǎn)化煤的液化和萃取，重質(zhì)油的熱裂化和催化加氫脫硫其他纖維素、淀粉和葡萄糖的水解，高分子材料的熱降解，納米級金屬氧化物的制備等（4）離子液體由含氮、磷的有機(jī)正離子和大的無機(jī)負(fù)離子組成，在室溫或低溫下為液體。離子液體作溶劑的優(yōu)點(diǎn)：①離子液體無味、不燃，其蒸氣壓極低，因此可用在高真空體系中，同時(shí)可減少因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問題；②離子液體對有機(jī)和無機(jī)物都有良好的溶解性能，可使反應(yīng)在均相條件下進(jìn)行，同時(shí)可減少設(shè)備體積；③可操作溫度范圍寬（40~300℃），具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，易與其他物質(zhì)分離，可循環(huán)利用；④表現(xiàn)出Brǒnsted、Lewis、Franklin酸的酸性，且酸強(qiáng)度可調(diào)。上述優(yōu)點(diǎn)對許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，如聚合反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、酰基化反應(yīng)，離子液體都是良好的溶劑。除上述綠色溶劑外，無溶劑固態(tài)和液態(tài)反應(yīng)也得到了廣泛重視。綠色催化劑：（1）固體酸催化劑固體酸催化劑是針對工業(yè)上廣泛使用的液體酸催化劑存在的問題提出的。所謂液體酸催化劑是指氫氟酸、硫酸、磷酸等無機(jī)酸，習(xí)慣上AlCl3也包括于此。這類催化劑具有確定的酸強(qiáng)度、酸度和酸類型，且在低溫下就具有相當(dāng)高的催化活性。但是，這類酸催化反應(yīng)都是在均相條件下進(jìn)行，與非均相相比，存在許多問題，如催化劑不易與原料和產(chǎn)物分離，產(chǎn)生大量酸性廢水廢渣，設(shè)備嚴(yán)重腐蝕等。固體酸的問世是酸催化劑研究的一大轉(zhuǎn)折，解決了原料和產(chǎn)物的分離以及設(shè)備腐蝕問題。固體酸的種類有無機(jī)固體酸，包括簡單和混合氧化物、雜多酸、分子篩、金屬硫酸鹽和磷酸鹽、負(fù)載型無機(jī)酸等；有機(jī)酸，主要是離子交換樹脂。 一些用于催化反應(yīng)的固體酸酸類型舉例無機(jī)固體酸簡單氧化物：Al2O3，SiO2，B2O3等混合氧化物：Al2O3/SiO2，Al2O3/B2O3，ZrO2/SiO2，MgO/SiO2分子篩：硅鋁分子篩，鈦硅分子篩，磷鋁分子篩金屬磷酸鹽：AlPO4，BPO4，LiPO4，F(xiàn)ePO4，LaPO4等金屬硫酸鹽：FeSO4，Al(SO4)3，CuSO4，Cr2(SO4)3等超強(qiáng)酸：ZrO2SO4，WO3ZrO2等層柱狀化合物：黏土，水滑石，蒙脫土等有機(jī)固體酸離子交換樹脂等 一些有代表性的固體酸催化工藝反應(yīng)類型過程催化劑開發(fā)公司烷基化萘與甲醇合成甲基萘酚（苯胺）與烷基苯合成烷基酚（烷基苯胺）HZSM5分子篩多種分子篩HoechstMobil異構(gòu)化（歧化）甲苯歧化生成苯和二甲苯甲苯與C9芳烴合成二甲苯HZSM5DcHDcH9MobilUOP加成/消除環(huán)己烯水合生成苯酚甲醇與C5混合醚化合成TAME分子篩酸性樹脂旭化學(xué)Exxon化學(xué)縮合/聚合/環(huán)化乙醇縮合生成乙醚乙醚與甲醇合成汽油由CC4烯烴合成芳烴和烷烴ZSM5ZSM5DHCD2，DHCD3MobilUOP/BP裂解烴類裂解重?zé)N餾分裂解UCCLZ210FlexicatARTCAT焙燒高嶺土UOPExxonEngelhardAshland石油（2）兩相催化技術(shù)20世紀(jì)70年代，過渡金屬配位催化劑在有機(jī)反應(yīng)中得到了廣泛的研究。這類催化劑的特點(diǎn)是可與反應(yīng)物均勻混合，因而催化活性高；可根據(jù)反應(yīng)類型調(diào)變配體，因而催化劑的選擇性高；反應(yīng)條件溫和。然而，與所有的均相催化反應(yīng)一樣，這類催化劑遇到的主要問題之一，是催化劑與產(chǎn)物的分離。液液兩相催化技術(shù)就是針對過渡金屬配位催化劑的上述缺陷應(yīng)運(yùn)而生的。均相催化多相化的新概念一經(jīng)引出，立即得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，成為綠色化學(xué)的前沿研究領(lǐng)域之一。兩相催化主要指在某個(gè)液相或液液兩相界面發(fā)生的催化反應(yīng)。在液液兩相催化體系中，反應(yīng)物和產(chǎn)物溶于一個(gè)液相，通過選擇配體使催化劑溶解于另一個(gè)液相中，反應(yīng)可在液液界面上進(jìn)行，或通過溫度變化調(diào)節(jié)催化劑在反應(yīng)相中的溶解度使反應(yīng)在一相中進(jìn)行，由于催化劑與反應(yīng)物和產(chǎn)物分別溶于不同的液相，因此易于分離回收。目前，廣泛研究的兩相催化體系包括水/有機(jī)兩相催化體系和氟/有機(jī)兩相體系。① 水/有機(jī)兩相催化體系水/有機(jī)兩相催化是指在水和有機(jī)兩相體系中以不溶于有機(jī)相的水溶性過渡金屬配位化合物為催化劑，發(fā)生在水相或兩相界面的反應(yīng)。其特點(diǎn)是，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物和催化劑分別處于有機(jī)相和水相中，通過簡單的相分離就可將催化劑與產(chǎn)物分開。同時(shí)，以水為反應(yīng)介質(zhì)，減少了有機(jī)溶劑的使用。圖14為非溫控型水/有機(jī)兩相催化
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1