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超酸与石油加工  文章作者：王野峰 其他组员：黄蓉冰 吴思彧 王舟楫 化学与分子工程学院 摘要  超酸在现代的石油化工中有着广泛的应用。本文从液体超酸和固体超酸两个角度出发， 回顾了超酸化学的发展，对超酸极强的酸性、超酸的催化机理与在石油化工中应用的问题进 行了讨论并提出了一些具体实例，最后分析了超酸催化剂的制备以及超酸催化反应的特点。 可以确定的是，超酸催化在石油工业方面在目前已经占有相当重要的地位，而且在未来也有 较好的发展前景。    一、引言  1966 年的圣诞节，在 George A. Olah 教授的实验室中，研究员 J.Lukas 无意间将一根蜡 烛扔进了 FSO3H‐SbF5 溶液中，却发现蜡烛被溶解了。这促使他对溶液的成份测定了核磁共振 氢谱（HNMR），却发现溶液中稳定地存在着叔丁基碳正离子CH [17] C 。 1994 年，George  A. Olah 教授借助超酸对碳正离子进行了详细的研究，并因此获得了诺贝尔化学奖。  由于超酸极强的给出质子的能力，许多较弱的碱（如烃类、醇类等）都可以被质子化形 成碳正离子而在超酸的介质中稳定存在，而碳正离子是许多有机反应重要的反应中间产物， 这就意味着烷烃等反应活性较差的有机物可以被超酸活化，因此超酸在石油加工中有着广泛 的应用前景。  超酸有不同的分类。粗略地讲，超酸可大致分成两类。一类是液体超酸，如HSO CF ， FSO [11] 2‐ H‐SbF （魔酸），HF‐SbF 等等； 一类是固体超酸，如 ZrO ,Fe O,TiO /SO （硫酸化 3 5 5 2 2 3 2 4 金属氧化物），WO [2,6] [9] /ZrO ,SnO ,TiO ,Fe O （金属氧化物） ，沸石 等等。在本文中，我们 3 2 2 2 2 3 将主要来介绍：  （1） 超酸酸性极强的原因；  （2 ） 在烃类的质子化、异构化、烷基化等方面的催化作用，以及这些有机反应在石 油加工中的应用；  （3 ） 超酸催化剂的制备以及超酸催化的特点。    二、超酸的酸性  [7] 超酸被定义为“酸性强于 100%浓硫酸的 Brønsted 质子酸以及强于AlCl 的 Lewis 酸”。 由于超酸多数为非水溶液体系且溶质的浓度较大，而pH值一般用来描述稀水溶液的酸度， 所以用pH来描述超酸的酸性是不恰当的。我们由此引入 Hammett 标度（Hammett acidity  function ）来表示超酸的酸度：[11,16]  BH log      BH