1、 綠色化學(xué) 綠色催化劑 第一章 催化劑開展歷程 第二章 催化劑 第三章 綠色催化劑萌芽時期20世紀(jì)以前 奠基時期20世紀(jì)初 金屬催化劑 氧化物催化劑 液態(tài)催化劑大開展時期20世紀(jì)3060年代 規(guī)模擴(kuò)展種類添加 有機(jī)金屬催化劑 選擇性催化劑 加氫精制催化劑 分子篩催化劑 大型合成氨催化劑系列催化劑開展階段 更新?lián)Q代時期20世紀(jì)7080年代 高效絡(luò)合催化劑 固體催化劑的工業(yè)運(yùn)用 分子篩催化劑的工業(yè)運(yùn)用 環(huán)境維護(hù)催化劑的工業(yè)運(yùn)用 生物催化劑的工業(yè)運(yùn)用中國催化劑工業(yè)的開展萌芽時期20世紀(jì)以前催化劑工業(yè)開展史與工業(yè)催化過程的開發(fā)及演化有親密關(guān)系。1740年英國醫(yī)生J.沃德在倫敦附近建立了一座熄滅硫磺和硝

2、石制硫酸的工廠，1746年英國J.羅巴克建立了鉛室反響器，消費(fèi)過程中由硝石產(chǎn)生的氧化氮實(shí)踐上是一種氣態(tài)的催化劑，這是利用催化技術(shù)從事工業(yè)規(guī)模消費(fèi)的開端。1831年P(guān).菲利普斯獲得二氧化硫在鉑上氧化成三氧化硫的英國專利。 19世紀(jì)60年代，開發(fā)了用氯化銅為催化劑使氯化氫進(jìn)展氧化以制取氯氣的迪肯過程。1875年德國人E.雅各布在克羅伊茨納赫建立了第一座消費(fèi)發(fā)煙硫酸的接觸法安裝，并制造所需的鉑催化劑，這是固體工業(yè)催化劑的先驅(qū)。鉑是第一個工業(yè)催化劑，如今鉑依然是許多重要工業(yè)催化劑中的催化活性組分。19世紀(jì)，催化劑工業(yè)的產(chǎn)品種類少，都采用手任務(wù)坊的消費(fèi)方式。由于催化劑在化工消費(fèi)中的重要作用，自工業(yè)催化劑

3、問世以來，其制造方法就被視為。綠色催化劑 催化劑是化學(xué)工藝的根底，是許多化學(xué)反響實(shí)現(xiàn)工業(yè)運(yùn)用的關(guān)鍵。目前大多數(shù)化工產(chǎn)品的消費(fèi)，均采用了催化反響技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計，約85%化學(xué)品是經(jīng)過催化工藝消費(fèi)的，新的化工過程有80%以上是依托催化技術(shù)來完成的。催化劑定義定義能改動反響速率，而本身的組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反響前后均不發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑加快反響的為正催化劑，減慢反響的為負(fù)催化劑特點(diǎn)催化劑只能實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)上可以發(fā)生的反響催化劑只能縮短或延伸到達(dá)平衡的時間，而不能改動轉(zhuǎn)化率催化劑具有選擇性催化劑是第一步的反響物，最后一步的產(chǎn)物，即經(jīng)過一次化學(xué)循環(huán)后又恢復(fù)到原來的組成 綠色催化劑定義 綠色化學(xué)要求化學(xué)品

4、的消費(fèi)最大限制地合理利用資源，最低限制地產(chǎn)生環(huán)境污染和最大限制地維護(hù)生態(tài)平衡。它對化學(xué)反響的要求是：采用無毒、無害的原料；在無毒無害及溫暖的條件下進(jìn)展；反響必需具有高效的選擇性；產(chǎn)品應(yīng)是環(huán)境友好的。這四點(diǎn)要求之中有兩點(diǎn)涉及到催化劑，人們將這類催化反響成為綠色催化反響，其運(yùn)用的催化劑也就稱為綠色催化劑。固體酸催化劑 酸催化工藝在化學(xué)消費(fèi)過程中占有重要位置。傳統(tǒng)催化劑重要是硫酸、磷酸、氫氟酸及無水三氯化鋁等，他們腐蝕性強(qiáng)，后處置復(fù)雜，污染嚴(yán)重，不能滿足環(huán)保的要求。這就迫切需求研討固體酸取代他們。目前研討較多的固體酸有如下幾種：沸石分子篩雜多酸催化劑超強(qiáng)酸離子交換樹脂沸石分子篩 概念沸石分子篩是結(jié)晶

5、鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學(xué)通式為：Mx/m(AlO2)x(SiO2)yzH2O。M代表陽離子，m表示其價態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，x和y是整數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，余下的原子構(gòu)成籠形構(gòu)造，孔徑為310Å。分子篩晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多同直徑的孔也稱“窗口相連。由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用，故得名分子篩。分類： 按硅鋁比分：分為低硅A型、中硅X、Y型、高硅ZSM-5型和全硅型Silicalite。 按孔道大小劃分，孔道尺寸小于2 nm、250 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微

6、孔、介孔和大孔分子篩 按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩 構(gòu)造圖構(gòu)造圖3A分子篩13X分子篩分子篩共同特征 只吸附分子直徑小且能經(jīng)過均勻細(xì)孔的物質(zhì) 優(yōu)先吸附H2OH2SNH3等極性物質(zhì)，吸濕性好 對不飽和度高的物質(zhì)，有選擇性吸附 當(dāng)被吸收物質(zhì)的濃度分壓很低時，仍顯示足夠大的吸附才干 經(jīng)過陽離子交換，可以改善分子篩的性能 它具有外形選擇性，簡稱選擇性，使之成為沸石分子篩的催化活性和選擇性的控制要素。撫慰標(biāo)新對反響物。產(chǎn)物及過渡態(tài)的選擇性。分子篩的合成 有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法水熱合成法用于制取純度較高的產(chǎn)品，以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物水

7、分子篩玻璃、硅溶膠等、含鋁化合物水合氧化鋁、鋁鹽等、堿氫氧化鈉、氫氧化鉀等和水按適當(dāng)比例混合，在熱壓釜中加熱一定時間，即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示： 工業(yè)消費(fèi)流程中普通先合成Na-分子篩，如13X型與10X型分子篩的合成見圖。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改動最終產(chǎn)品的構(gòu)造,如參與季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。 水熱轉(zhuǎn)化法在過量堿存在時，使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等，也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法本錢低，但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。 離子交換法通常在水溶液中將Na分子篩轉(zhuǎn)變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩，通式如下： 式中 Z-表示陰離子骨架，Me+表示需交換的陽離子，例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為 中空玻璃分子篩氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質(zhì)的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同，稱為分子篩對陽離子的選擇順序，例如：13X型分子篩的選擇順序?yàn)锳g+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用以下參數(shù)表示交換結(jié)果：交換度，即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù)；交換容量,為每100克分子