绿色化工催化剂研究进展

1、绿色化学化工催化剂的研究进展系别：专业名称：学生姓名：学号：教师姓氏：完成日期2010年10月17日绿色化学化工催化剂的研究进展摘要：综述了催化剂在绿色化工中的研究进展，主要介绍了固体酸催化剂、固体碱催化剂和金属催化剂的研究现状，对其应用和发展前景进行了总结和评述关键词：绿色化学催化同质酸催化剂； 均碱催化剂； 金属催化剂高级reenchcmistrycatalystabstract 3360高级sinresearchanddevelopmentofnew-calalystwereviewedinthispaperresearchesinsolidacidcatalyst。 solidbase

2、catalystandmetalcatalystandtheirprospectofapplicationwerediscussed。keywords :绿色星座； 固态acid目录； 固态基本元素； 金属元素列表目录一引言一2固体酸催化剂的研究进展12.1金属氧化物催化剂12.2金属盐催化剂12.3分子筛12.4杂多酸催化剂23固体碱催化剂的研究进展34金属催化剂的研究进展35结语4参考文献41引言随着近年来地球环境的恶化，世界各国重视可持续发展战略，绿色化学工业和化学工业给化学工业和环境工程带来了革命性的变化，为了实现环保绿色化学，研究开发新的催化剂和催化剂方法成为当前关注的重要课题之一。

3、 绿色化学催化剂主要包括固体酸催化剂、固体碱催化剂、金属催化剂等，这些催化剂不仅具有高活性和选择性，而且催化剂和反应体系容易分离，新型绿色化学催化剂是实现化工由低污染向无污染转化的关键。2固体酸催化剂的研究进展2.1金属氧化物催化剂用硫酸改性第四副族和第五副族或稀土金属元素的氧化物的固体酸催化剂，酸性大于100%浓硫酸，酸强度为Ho11.9，催化活性更高，所选择的金属氧化物一般为AL205、ZrO2、SiO2、TiO2、WO3和MoO3等。 例如，甲醇醚的催化反应中使用的SO42-/WO3-ZrO2催化剂，酸性强，可以在低于甲醇沸点的温度下使用。 程广斌等人1制备了一系列钨锆物质量比相同的SO

4、42-/WO3-ZrO2固体酸催化剂作为氯苯硝化反应催化剂代替浓硫酸，当钨锆物质量比为0.15时，发现催化反应显示良好的残奥位选择性。2.2金属盐催化剂采用Fe(SO4)3xH2O多相催化剂，用醛制备二羧酸酯，催化剂没有任何活化作用，可以回收心利用。 利用分子长度的中性表面活性剂C6C10烃，利用强亲水性超分子印迹机理合成具有六角形细孔结构的磷酸铌，应用于液态H2O2和苯酚的羟基化反应，可以高选择性(95.0% )地生成儿茶酚。2.3分子筛分子筛具有均匀的细孔，孔径相当于一般分级尺寸的薄膜类物质，是由SiO2、Al2O3和碱金属或碱土类金属组成的无机细孔材料。 近年来，以表面活性剂为模板合成M

5、CM-41、HMS等介孔分子筛的研究很活跃，这种新型材料具有大孔径、良好的热稳定性、高表面积和大吸附容量，在大分子的吸附、分离和催化转化等方面有广泛的应用前景。由于MCM-41介孔分子筛孔壁处于非晶态，其水热稳定性差，难以满足工业催化过程的要求，因此合成具有高水热稳定性和强酸中心的高催化活性介孔分子筛成为研究的重点。 水热稳定性的提高主要有表面修饰、水热处理、氧化处理、向MCM-41中导入沸石结构单元等。 许俊强等2以十八烷基三甲基溴化铵为模板剂，工业级硅酸钠为硅源，采用水热合成法制备掺杂型介孔分子筛V-McM-41，经800oC热处理12h后，其中孔结构特征不变，孔径分布其比表面积和细孔径吴

6、秀文等3表示，在水热环境下，将铝离子导入Al-MCM-41的骨架壁，置换硅离子的一部分，合成二元系介孔铝分子筛Al-MCM-41，结果Al-MCM-41为MCM 在强酸性介质中，以沸石纳米团簇为基本结构单元，通过SXI路径以及氨水热后处理合成了具有强酸性位的高水热稳定性介孔分子筛。 李玉平等5介绍了以细孔沸石为氧化硅氧化铝源制备沸石MCM-41细孔介孔复合分子筛材料的方法，该分子筛由于引入了沸石二次结构单元，介孔分子筛的水热稳定性大大提高。HMS分子筛是继MCM-41之后的新型介孔分子筛，其合成更简便，扩散性更优异，并且由于氢键的作用，具有较厚的孔壁，具有更高的水热稳定性。 通过在HMS分子筛

7、中导入金属络合物和Fe、Ti、Co、Cu等过渡金属元素，可以得到具有优异催化性能的新催化剂。 伏再辉等以10Ti(opr)4和TiCl4为钛源在HMS分子筛的表面负载ti，得到Ti/HMS催化剂，进行TBHP环氧化反应，TEHP的有效转化率高于90%的bachari等人以fehms为催化剂，与对苯2.4杂多酸催化剂杂多酸是由两种或两种以上无机氧酸盐缩合而成的多元酸的总称，含有一种氧桥的多酸络合物具有高质子酸性、低温高活性、热稳定性好等优点，并且杂多酸独特的“假液相”具有更高的催化活性和选择性。 目前作为催化剂使用的主要脚是分子式为HnAB12O40 xH2O的Keggin型杂多酸，如十二磷钨酸

8、(H3PW12O40 H2O )、十二磷钨酸(H4SiW12O40 xH2O )、十二磷钼酸H3PMO12 xH2O杂多酸比表面积小，价格高，由于液相反应难以回收等问题，现在着重寻找可支持的载体，增加表面积，提高活性。 Si02活性炭、Al2O3酸性离子交换树脂等酸性或中型物质适合作为载体，最常用的是Si02。 李明轩等6用凝胶法制备新型复合杂多酸纳米颗粒催化剂H3PW12O40/Si02，并催化合成1萘乙酸甲酯，酯化收率达到96.5%的催化剂可重复使用10次，催化活性无明显降低。 Sila等7发现以SiO2负载的磷钨酸为催化剂生成异薄荷，催化剂的再利用性好，转化率和选择性高，转化牢接近100

9、%。担载杂多酸的催化剂在避免腐蚀和污染问题的同时，能够保持较低温度、活性高的优点，因此是下一代固体酸催化剂材料，但是这样的催化剂的活性、稳定性不高，在有机反应中由表面积炭引起的减活现象多，潘海水等8浸渍有通过吸附法得到的担载型杂多酸催化剂的稳定性方莉等9采用溶胶可疑凝胶法制备H3PW12O40/Si02，催化合成三羟甲基丙烷三庚酸酯，酯化收率达95%以上，且催化活性成分不易丢失，回收再利用性好。3固体碱催化剂的研究进展均碱催化剂具有无腐蚀、选择性高、催化活性高、生成物容易分离、高温以及可在气相反应中进行等优点，但固体碱催化剂(特别是超强固体碱催化剂)的制备工艺复杂、成本高、强度差、大气中的CO

10、2、H2O等不良中科院山西煤化学研究所发明了合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂的制备方法。 此法制备的催化剂稳定性好，不易被CO2、H2O等杂质污染，催化剂容易产品分离，可再利用。 李为民等以烧成后的Mg-Al水滑石为催化剂进行菜籽油的酯交换反应，以脂肪酸甲酯的收率为95.7%得到的生物柴油低温流动性能好，氧化稳定性好，主要性能指标满足0#柴油标准。 用不同阴离子重构的水滑石催化氧化仲胺和叔胺，研究表明，用季丁醇阴离子重构的水滑石具有高催化活性，催化氧化n甲基吗啉时具有强腐蚀性的NaOH季丁醇钾等目前，以ZrO2为载体的均碱催化剂研究不多，但ZrO2表面同时具有酸、碱位及氧化还原性，作为一种优良的新

11、型载体，具有很大的发展潜力。 李向召介绍了在ZrO2上承载KNO3、K2CO3或KHCO3的同质碱，其碱强度可从原来的15.0提高剑26.5。4金属催化剂的研究进展针列有机金属络合物催化剂垫金属反应器存在腐蚀、稳定性差、催化分离、回收困难等问题，将有机金属络合物鉴定为高分子化合物、形成负载型金属催化剂成为近年来金属催化剂的研究热点，负载型金属催化剂基本兼具无机物不均匀催化剂和金属有机络合物均匀催化剂的优点，具有高活性和选择性，腐蚀纯WO3由于缺乏金属性质，几乎没有催化活性，担载在Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2等氧化物上时催化性能提高，担载WO3的金属催化剂应用于苯和甲苯的加氢反应，对

12、苯和甲苯的加氯反应有显着的促进作用在气相碱金属单氧化硅的催化剂下，容易发生二甲苯酚等酚类的醇盐氧化反应，选择性高达99%。 催化剂的活性随着碱金属量及其金属活性(CsKNaLi )的增强而增大，Cs-SiO2催化剂下的醇盐氧化反应的生成物收率高达94%。5结语绿色化学催化剂的理论发展虽然逐渐完善，但大多数催化剂仍处于实验阶段，催化性能不稳定、制备过程复杂、性价比低是制约工业化应用的主要原因，但从长远角度考虑，采用绿色化学催化剂实现零污染对绿色化工催化剂的深入研究，将促进催化剂科学的发展，具有重要的社会利益和环境保护利益。参考文献1楚广斌，等. SO42-/WO3-ZrO2催化剂上的硝基氯愚蠢的

13、区域选择性合成研究J .含能材料，2002，10 (4):16817。2徐俊强等. V-MCM-41杂原下介孔分子筛的合成及苯乙烯催化氧化J .四川入学学报，2006，38 (2):6064。3吴秀文.等.铝硅质介孔分子筛Al-MCM-41的合成和水热稳定性评价J、材料导报、2006、20(3)3360129131。4郑均林等.具有强酸性位的高水热稳定性介孔分预筛的合成J .物理化学学报，2003，19 (1) 3360907-909。5合成李玉平等.高水热稳定性微孔一介孔复合分子筛沸石/MCM-41的新方法J，无机化学学报，2004(4):29 306李明轩等.纳米复合杂多酸催化剂H3FW12O40/SiO2催化合成1