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固体碱催化剂的研究进展

付新

【摘要】综述了固体碱的种类，选择一些以固体碱作为催化剂的反应来说明固体

碱催化剂的应用，着重介绍了固体碱催化剂在有机反应中的应用，并做简短的论述，

进而对固体碱催化剂的研究作了展望。%Thetypesofsolidalkaliwere

introduced.Theapplicationofsolidalkalicatalystwasillustratedwiththe

reactionofsomesolidalkaliasthecatalyst.Theapplicationofsolidalkali

catalystinorganicreactionwasmainlyintroduced.Finally,the

developmenttrendsofCO2infuturewereputforward.

【期刊名称】《广州化工》

【年(卷),期】2012(040)009

【总页数】4页(P19-21,30)

【关键词】固体碱催化剂;有机固体碱;无机固体碱

【作者】付新

【作者单位】渭南师范学院化学与生命科学学院,陕西渭南714000

【正文语种】中文

【中图分类】O647

催化科学在国民经济中具有十分重要的意义.每种新催化剂和新催化工艺的研制成

功都会引起包括化工、石油加工等重大工业在内的生产工艺上的改革,生产成本可

以大幅度降低,并为改变人类生活习惯提供一系列新产品和新材料.其中对固体碱的

应用最为突出.固体碱就是指能够化学吸附酸的固体或能使酸性指示剂变色的固体.

目前固体碱大多制备复杂、成本昂贵、强度较差、极易被大气中的CO2、H2O等

杂质污染,且比表面积小,因此众多学者都正在积极地研究如何简单地制备成本低廉、

强度高、不易被杂质污染的固体碱.目前新的固体碱材料不断的被开发,固体碱催化

剂的应用也将越来越广泛.随着表面科学和多相催化的进一步发展,表面科学和多相

催化的结合使包括环境友好催化在内的等众多研究应用越来越多地被人们重视,而

固体碱催化剂作为环境友好催化剂也成为研究的热点.本文通过对固体碱种类及其

在应用中的反应机理进行了理论性的阐述,加以总结分析,进而对固体碱未来发展做

了展望.

通常有机固体碱主要是指端基为叔胺或叔磷基团的碱性树脂类固体碱,例如,端基为

三苯基磷的苯乙烯和对苯乙烯共聚物.这种有机固体碱的优点是碱强度均一,但是它

热稳定性不好,只能适用于低温反应,且制备复杂,成本较高[1].

目前所研制的有机无机复合固体碱主要为负载有机胺或季铵碱的分子筛.负载有机

胺分子筛的碱活性位主要是能提供孤对电子的氮原子,而负载季铵碱分子筛的碱活

性位主要是氢氧根离子.,所以反应过程中活性组分不会流失,且碱强度均匀;同时也是

由于其活性位为有机碱,故而不能适用于高温反应,且无法制备出强碱性的固体碱.

无机固体碱催化剂因其热稳定性好,制备简单,碱强度分布范围宽等优点而成为固体

碱发展的主要方向.无机固体碱主要包括氧化物本征固体碱和负载型固体碱.

1.3.1氧化物本征固体碱

氧化物本征固体碱包括碱金属和碱土金属氧化物型固体碱、复合氧化物型和稀土氧

化物型.

一般而言,碱金属和碱土金属氧化物催化剂的碱性强度随碱金属和碱土金属的原子

序数的增加而增加,另外煅烧温度和前驱体的种类也显著影响碱金属及碱土金属氧

化物的碱强度,通常煅烧温度高有利于得到强的碱性位.不同前驱体煅烧所得到的碱

土金属氧化物的碱强度顺序为:碳酸盐氢氧化物醋酸盐.总之,通过改变制备条件

或选择不同的前驱体,可以制备出具有强碱位甚至超强碱位的碱金属及碱土金属氧

化物,但这些固体碱均为粉状,没有机械强度,不易从产物中分离,比表面积小,且其比

表面积随碱性位增强而显著降低,这些都限制了它们在工业催化中的应用.

复合氧化物型固体碱通常是由前驱体焙烧制得的.其前驱体的结构式一般

为:[M(II)1-xM(III)x(OH)2]x+(An-)x/n-.mH2O,M(II)和M(III)分别是金属阳离

子,x=M(III)/{M(II)+M(III)},An-为阴离子,其中二价金属阳离子部分被二价金属阳

离子代替可使层结构改变,从而改变催化剂的碱强度等性质.

稀土氧化物对不同的反应类型的最高活性,都出现在相同的预处理温度范围.这个温

度是从表面上清除所有CO2所必需的温度,它表明强碱中心是与表面完全清除

CO2和H2O后的倍半氧化物化学计量式相联系的,而