绿色化学之催化剂

1、绿色化学之催化剂第一章 催化剂发展历程第二章 催化剂第三章 绿色催化剂萌芽时期（20世纪以前） 奠基时期（20世纪初） 金属催化剂 氧化物催化剂 液态催化剂大发展时期（20世纪3060年代） 规模扩大品种增加 有机金属催化剂 选择性催化剂 加氢精制催化剂 分子筛催化剂 大型合成氨催化剂系列催化剂发展阶段 更新换代时期（20世纪7080年代） 高效络合催化剂 固体催化剂的工业应用 分子筛催化剂的工业应用 环境保护催化剂的工业应用 生物催化剂的工业应用中国催化剂工业的发展萌芽时期（20世纪以前）催化剂工业发展史与工业催化过程的开发及演变有密切关系。1740年英国医生J.沃德在伦敦附近建立了一座燃烧

2、硫磺和硝石制硫酸的工厂，1746年英国J.罗巴克建立了铅室反应器，生产过程中由硝石产生的氧化氮实际上是一种气态的催化剂，这是利用催化技术从事工业规模生产的开端。1831年P.菲利普斯获得二氧化硫在铂上氧化成三氧化硫的英国专利。 19世纪60年代，开发了用氯化铜为催化剂使氯化氢进行氧化以制取氯气的迪肯过程。1875年德国人E.雅各布在克罗伊茨纳赫建立了第一座生产发烟硫酸的接触法装置，并制造所需的铂催化剂，这是固体工业催化剂的先驱。铂是第一个工业催化剂，现在铂仍然是许多重要工业催化剂中的催化活性组分。19世纪，催化剂工业的产品品种少，都采用手工作坊的生产方式。由于催化剂在化工生产中的重要作用，自工

3、业催化剂问世以来，其制造方法就被视为秘密。绿色催化剂催化剂是化学工艺的基础，是许多化学反应实现工业应用的关键。目前大多数化工产品的生产，均采用了催化反应技术，据统计，约85%化学品是通过催化工艺生产的，新的化工过程有80%以上是依靠催化技术来完成的。催化剂定义定义能改变反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂加快反应的为正催化剂，减慢反应的为负催化剂特点催化剂只能实现热力学上可以发生的反应催化剂只能缩短或延长到达平衡的时间，而不能改变转化率催化剂具有选择性催化剂是第一步的反应物，最后一步的产物，即经过一次化学循环后又恢复到原来的组成绿色催化剂定义绿色化学要求

4、化学品的生产最大限度地合理利用资源，最低限度地产生环境污染和最大限度地维护生态平衡。它对化学反应的要求是：采用无毒、无害的原料；在无毒无害及温和的条件下进行；反应必须具有高效的选择性；产品应是环境友好的。这四点要求之中有两点涉及到催化剂，人们将这类催化反应成为绿色催化反应，其使用的催化剂也就称为绿色催化剂。固体酸催化剂 酸催化工艺在化学生产过程中占有重要地位。传统催化剂重要是硫酸、磷酸、氢氟酸及无水三氯化铝等，他们腐蚀性强，后处理复杂，污染严重，不能满足环保的要求。这就迫切需求研究固体酸取代他们。目前研究较多的固体酸有如下几种：沸石分子筛杂多酸催化剂超强酸离子交换树脂沸石分子筛概念沸石分子筛是

5、结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为：Mx/m(AlO2)x(SiO2)yzH2O。M代表阳离子，m表示其价态数，z表示水合数，x和y是整数。沸石分子筛活化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构，孔径为310。分子筛晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多同直径的孔（也称“窗口”）相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。分类：按硅铝比分：分为低硅（A型）、中硅（X、Y型）、高硅（ZSM-5型）和全硅型（Silicalite）。按孔道大小划分，孔道尺寸小于2 nm、250 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛 按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛 结构图结构图3A分子筛13X分子筛分子筛共同特征只吸附分子直径小且能通过均匀细孔的物质优先吸附H2OH2SNH3等极性物质，吸湿性好对不饱和度高的物质，有选择性吸附当被吸收物质的浓度（分压）很低时，仍显