『壹』 中國科學家發明新催化劑有什麼好處
甲烷,有機化學中最難被轉化的「頑固分子」。近日,上海科技大學物質科學與技術學院左智偉團隊破解了這一難題,他們找到了一個低成本、高效率的催化劑組合,室溫條件下,就可實現甲烷轉化。這為甲烷轉化為火箭推進劑燃料等高附加值化工產品提供了新方案,為我國高效利用特有稀土金屬資源提供了新思路。相關研究成果日前發表在國際學術期刊《科學》上。
經過2年的前期工作積累、148天沖刺、2202次嘗試和優化,左智偉團隊最終找到一個高效催化劑組合——「鈰基催化劑+醇催化劑」,即室溫條件下,在三氯乙醇和稀土金屬鈰的協同催化下,完成甲烷轉化。
左智偉介紹,該催化劑組合的最大優點是充分注重反應全過程的經濟性。第一,反應條件只需室溫,無需加熱或冷凝;第二,三氯乙醇是常見的化工原料,作為催化劑獲取很方便;第三,鈰在我國稀土資源中佔比接近50%,三氯化鈰每噸價格約1.8萬元,相當於傳統鉑、鈀等貴金屬催化劑價格的萬分之一。
業內專家認為,該團隊通過精巧的化學設計找到了催化「頑固分子」甲烷的新方法,為充分利用甲烷這一豐富的自然資源提供了解決方案,在醫葯、農業化學品和精細化工等行業中具有廣泛應用前景。
本文來源:新華網
『貳』 環己酮制備己二酸
對微波促進雜多酸催化劑催化雙氧水氧化環己酮制備己二酸的反應,考察了5種催化劑以及催化刺用量、反應原料、微波輻射功率和輻射時間對己二酸產率的影響。反應的優化條件為:3.5ml 環己酮、0.5g鎢酸鈉、0.5g 磺基水楊酸、15ml30%雙氧水,在微波輻射功率為400W 下反應50min,其產率達72.37%。
己二酸的合成方法
1.1 以環己醇為原料合成己二酸
蔣永生等以聚乙二醇為相轉移催化劑,在功率為50W的超聲波作用下,採用30%的硝酸氧化環己醇合成己二酸。在反應過程中,廢氣中的NO2質量濃度明顯減小,吸收處理完全,減少了NO2對大氣環境的污染,己二酸的產率可達到46%。採用稀硝酸氧化環己醇未見有明顯產品生成,表明聚乙二醇-300有較好的催化效果,當相轉移催化劑的用量為2%時,具有很明顯的催化效果。超聲波及相轉移催化劑在反應中均有重要作用,超聲波作用時間為40min最佳。
馬祖福等研究了以Na2WO4·2H2O為催化劑,磺基水楊酸為配體,採用清潔的雙氧水為氧化劑催化氧化環己醇合成己二酸。採用正交設計的方法,綜合考慮了催化劑與配體比例、催化劑用量及反應時間對反應的影響,以及各因素之間的相互作用對試驗結果的影響,確立最佳反應條件。在反應初期形成過氧鎢酸鹽有機酸配位化合物,此活性中心不但具有載活性氧物種,而且具有一定的親油性,使雙相體系中發生在水相里的氧化和水解反應易於進行,催化效果較好。該反應操作簡單,易於控制,且副產物只有水,是一種對環境友好的合成路線。
王向宇等研究了以精苯為原料制備環己烯的工藝條件。精苯在釘催化劑的存在下控制一定的溫度、壓力可以生成環己烯和環己烷。苯的轉化率為40%-50%,其中環己烯的選擇性為80%。再在高硅沸石催化劑存在下,控制一定的濃度、壓力,可使環己烯水化生成環己醇。環己烯的轉化率為10%,環己醇的選擇性為99%。環己醇被硝酸氧化即可製得己二酸。採用該工藝生產己二酸具有產品質量好,純度高的特點。此外,精苯在部分加氫時的反應條件溫和,加氫及水合反應均在液相中進行,操作安全,不需採取專門的安全措施;副產品少,環己烷是唯一的副產品,它也可以作為化學試劑出售;加氫和水合反應過程不像傳統工藝那樣產生一元酸、二元酸、酯等,廢液量少,環保投資低,具有環保優勢;生產過程不存在設備結垢問題,不存在堵塞問題,因此事故少、維修少;能耗低,生產成本較低。
宮紅等採用長鏈的伯銨或叔胺的硫酸鹽為相轉移催化劑,在Na2WO4·2H2O的作用下,以高錳酸鉀氧化環己醇制備己二酸。反應條件溫和,不產生有毒氣體,反應速度快、產率較高。值得注意的是,若不用此相轉移催化劑,且沒有控制好高錳酸鉀的滴加量,會造成沖料而引起爆炸。楊秀英用聚乙二醇(PEG-6000)、十二烷基硫酸鈉(SDS)等作為環己醇液相氧化製取己二酸的相轉移催化劑,實驗發現SDS在高錳酸鉀氧化環己醇的反應中具有較好的相轉移催化作用,改變了反應體系的微環境,能夠提高己二酸的收率。
Bfziat等使用廉價、清潔空氣作為氧化劑,用碳作為載體,鉑為催化劑C(Pt):5.4%,在液相體系中由環己醇合成了己二酸。在溫度423 K、壓力5 MP時己二酸的轉化率、選擇性均為50%,主要副產物為戊二酸和丁二酸。該反應以清潔、廉價的空氣作為氧化劑,對在水相中由環己醇合成有價值衍生物,也是一種比較理想的氧化方法。
1.2 以環己酮為原料
紀明慧等以質量分數為30%的雙氧水為氧化劑,在沒有任何有機溶劑或助催化劑存在的情況下,考察了磷鎢酸催化環己酮氧化合成己二酸的活性。結果表明,磷鎢酸在環己酮氧化合成己二酸的過程中顯示了較高的催化活性。研究了催化劑用量、過氧化氫用量、溫度、時間等因素對磷鎢酸催化活性的影響。反應的適宜條件為:n(環己酮):n(磷鎢酸):n(過氧化氫)=150:0.5:587,反應溫度為92℃,反應時間為8h,己二酸的收率可達60.6%。
蔡磊等以30%的雙氧水為氧化劑,磺基水楊酸為配體,二缺位Dawson結構雜多鹽K10Na2H2P2W16O60·18H2O為催化劑使環己酮氧化合成己二酸。雜多酸具有較強的酸性,不但具有類似於濃溶液的「擬液相」行為,而且有極強的氧化-還原能力,在均相和多相有機反應中,是理想的酸型和氧化型雙功能性的催化劑。當n(雜多酸):n(磺基水楊酸):n(環己酮):n(過氧化氫)=2:1:100:400,反應溫度為98℃,反應時間為5 h時,己二酸的分離收率可達76.7%。Dawson結構雜多鹽催化劑制備簡單,反應體系無需溶劑和相轉移劑,反應時間較短,不失為一條合成己二酸環境友好的工藝路線。
袁先友等研究了以雜多酸為催化劑,在微波輻射條件下,以過氧化氫(30%)作為氧化劑,氧化環己酮來合成己二酸,對反應物的種類、催化劑種類及用量、配體種類、微波輻射功率及反應時間等因素對合成反應的影響進行了探討,優化了催化合成己二酸的反應條件。實驗結果表明,採用3.5 mL環己酮、0.5 g鎢酸鈉、0.5 g磺基水楊酸、15mL30%雙氧水,在微波輻射功率為400W下反應50min,其產率可達到72%。
張敏等以30%的雙氧水為氧化劑,用鎢酸鈉與草酸形成的配合物為催化劑,研究了在無有機溶劑、無相轉移劑的條件下,由環己酮氧化制備己二酸的反應。結果表明,最佳反應條件為鎢酸鈉:草酸:環己酮:30%的雙氧水的物質的量比為2.0:3.3:100:350,在92℃下反應12 h,可製得80.6%的己二酸。此法具有收率高、不使用有機溶劑、反應體系中不存在任何無機或有機鹵化物等綠色化學所要求的特點。
1.3 由環己烯合成己二酸
李華明等以環己烯為原料,含30%的過氧化氫的雙氧水為氧化劑,在磷鎢酸作為助劑的條件下,採用磷鎢酸作催化劑合成己二酸。磷鎢酸在環己烯氧化合成己二酸的過程中具有一定的催化活性,草酸的加入可明顯地提高磷鎢酸的催化活性,當n(環己烯):n(磷鎢酸):n(草酸):n(雙氧水)=100:1:1:538,反應溫度為92℃,反應時間為6h時,己二酸的收率可達70.1%。此法是合成己二酸是一種環境友好的合成路線。
閻松等研究了無需有機溶劑、酸性配體及相轉移劑,以30%雙氧水為氧源,單獨使用三氧化鎢作催化劑催化氧化環己烯合成己二酸即可達到較高的產率和純度。當三氧化鎢用量為5.0 mmol,三氧化鎢:環己烯:雙氧水的物質的量比為1:40:176時,在迴流溫度下反應6h,己二酸分離產率為75,4%,己二酸純度為99.8%。三氧化鎢催化劑重復使用4次,己二酸的分離產率仍可達到70%。
若使用十聚鎢酸季銨鹽作為催化劑,用過氧化氫把環己烯直接氧化為己二酸。所用的催化劑在水中是不溶解的,但在過氧化氫的作用下,它能參與活性氧轉移的反應,並溶解於反應體系。當過氧化氫消耗完畢時,催化劑又沉澱出來,因此易於循環使用。通過催化劑的反應控制相轉移,把均相和異相催化劑的優點結合在一個反應體系中,該法避免了均相催化劑分離的困難,並提供了生產己二酸的新方法。
因單獨使用鎢酸作催化劑時活性較低,盡管鎢酸不溶於水,但鎢酸很容易溶於30%雙氧水中,因此,鎢酸作催化劑並不影響己二酸的純度。以有機溶劑為反應介質,在環己烯氧化合成己二酸的反應中,鎢酸的催化活性高於鎢磷酸。曹發斌等研究了不同的有機酸性添加劑對反應的影響。以鎢酸、有機酸性添加劑為催化體系,在無有機溶劑、相轉移劑的情況下,催化30%過氧化氫氧化環己烯合成己二酸。當鎢酸:有機酸性添加劑:環己烯:過氧化氫(物質的量比)=1:1:40:176時,使用有機酸性添加劑考察鎢酸的催化性能,結果表明以鎢酸/間苯二酚催化氧化環己烯的催化效果最優,反應8h時己二酸分離產率達90.9%、純度接近100%;而不使用有機酸性添加劑時,己二酸分離產率只有72.1%,產品純度為96.2%。當使用磺酸水楊酸、草酸、水楊酸為有機酸性添加劑時,隨反應時間的增加,己二酸分離產率均升高,但反應6h以後,己二酸分離產率隨時間的變化不明顯。當磺酸水楊酸用量為2.5mmol時,己二酸分離產率和純度均較高。鎢酸-磺酸水楊酸催化體系重復使用5次後,己二酸分離產率仍可達到80.5%。
李惠雲等報道了在無相轉移劑條件下,用磷鎢酸催化過氧化氫氧化環己烯合成己二酸,收率最高為72.6%。草酸的加入使己二酸產率明顯提高。草酸在過氧化氫反應系統中與磷鎢酸存在強的相互作用,這種相互作用在很大程度上存在著配位效應,配體通常可改變中心原子的電子雲密度以及空間環境,由於中心原子的這些變化,導致催化劑中心金屬原子上的配位發生一系列的變化,這種配體效應增加了催化劑活性中心的載活氧化性和親油性,從而有利於反應的進行。
相同情況下以鎢酸/無機酸性配體為催化體系,在無有機溶劑和相轉移劑的情況下,催化過氧化氫氧化環己烯合成己二酸。當使用磷酸、硼酸為無機酸性配體時,隨反應時間的增加,己二酸產率均升高。
製取己二酸傳統的氧化方法為硝酸氧化法,該工藝存在嚴重的氮氧化物污染,以過氧化氫氧化法合成己二酸則不存在此問題,過氧化氫是己二酸生產的一種理想的清潔氧化劑,氧化產物為己二酸和水,這從根本上消除了污染源;且具有反應條件溫和、易於控制等優點,有望取代硝酸氧化法,成為今後己二酸生產的趨勢。
用過氧化氫水溶液作氧化劑合成己二酸的過程中,催化劑至關重要。但用過氧化氫水溶液氧化環己烯合成己二酸的反應過程中,1 mol環己烯氧化生成己二酸理論上需要消耗4mol過氧化氫。據文獻報道,過氧化氫的實際消耗約需過量10%。過氧化氫消耗高是限制此法工業化生產的主要問題,用部分氧氣代替過氧化氫,以降低過氧化氫的消耗是此法研究的一個方向。
1.4採用不同的氧化法由環己烷合成己二酸
在鈷催化劑存在下,環己烷在仁60℃,1 MPa經未稀釋的空氣氧化,得含環己醇、環己酮混和油(KA)油反應混和物(單程轉化率5%左右),經精餾分離得KA油,未反應的環己烷循環使用。採用該法的優點的技術成熟,操作簡單,缺點是存在結渣問題,收率較低(單耗為1.12 kg環己烷/kgKA油)。
1.4.2甲酸催化氧化法
環己烷在硼酸催化劑存在下,在168℃,1 MPa經空氣氧化,得含KA油反應混和物(單程轉化率10%左右)經分離得KA油,未反應的環己烷循環使用。用該法的優點是收率較高(單耗為1 kg環己烷/kgKA油)。缺點是工藝路線復雜,連續性較差。
1.4.3 無催化氧化法
環己烷在180℃,2 MPa經稀釋後用空氣氧化;得環己基過氧化氫,在催化劑作用下得含KA油反應混和物(單程轉化率5%左右),經分離得KA油,未反應的環己烷循環使用。採用該方法具有上述兩者的優點。
1.5 使用苯或苯酚合成己二酸
1.5.1 苯法
精苯經催化加氫生成環己烷,環己烷經氧化生成KA油(環己酮、環己醇的混和物),再經硝酸氧化生成己二酸。該工藝的原料除精苯外還涉及氫氣、硝酸(液氨)等,工藝流程長,一次性資金投入大,副產物較多,存在工業三廢污染,產品收率不高。但該工藝成熟,是目前工業上廣泛採用的方法。目前全球採用苯法生產的己二酸合計產量為238萬t/a,占總產量的88.2%。近年,在原始苯法的基礎上,科研人員開發出一種新的己二酸生產方法,採用特殊催化劑使苯部分加氫生成環己烯,環己烯水合生成環己醇,再經硝酸氧化生成己二酸。該方法在生產環己醇過程中氫氣消耗較少,副產物為環己烷,生成環己醇的過程幾乎沒有三廢污染,產品質量好,收率較高,生產成本相對較低。目前日本旭化成和我國神馬集團均採用此法生產己二酸,總規模約為17萬t/a,佔全球總產量的6.3%。
1.5.2 苯酚法
苯酚加氫生成環己醇,而後用硝酸氧化製得己二酸。該法設備投入和生產復雜程度與苯法相差不大,適合在苯酚原料相對豐富的地區。僅在美國Hopewell、巴西Paulinia、比利時Zandvoorde、德國Zeitz和義大利Novara共5家工廠採用此法,總規模約為15萬t/a,佔全球總產量的5.5%。
1.6 KA油空氣氧化法
由於硝酸氧化所產生的氮氧化合物污染大氣,所以人們在空氣氧化方面進行了大量的研究工作。目前,應用氧氣作氧化劑的工藝研究,主要集中在環己醇、環己酮、環己烷生成己二酸催化劑的應用方面。1963年美國科學技術公司連續發表空氣氧化法制己二酸專利,同年,Rhom Hass公司用此法建成KA油空氣氧化l萬t己二酸工廠,但因質量不好未再擴建。此法的優點是環境污染小,不存在硝酸回收問題;缺點是轉化率不高,反應時間長,需要醋酸回收設備,且生成雜質多,精製工序復雜,設備費用增大。該方法目前仍處於研發階段。
1.7 以C4烯烴為原料生產己二酸
(1)孟山都工藝此工藝以PdCl2為催化劑,用1,4-二甲氧基-2-丁烯為原料進行羰基化,反應壓力為6.87 MPa,反應溫度為100℃,生產己二酸。超過100℃催化劑失活;溫度低於100℃反應速率低。該法現仍在研究開發之中。
(2)巴斯夫工藝此工藝用裂解C4中的丁二烯(不經抽提)與一氧化碳在甲醇中發生羰基化反應,經一次羰基化反應得3-戊烯酸甲酯,經二次羰基化反應得己二酸二甲酯,最後水解得己二酸,採用八羰基二鈷[CO2(CO)8]為催化劑,吡啶為促進劑,整個過程分為5步。採用丁二烯羰基化工藝制備己二酸,原料丁二烯較便宜,收率較高(72%),產品2-酸含量高,其生產成本比環己烷氧化工藝低;缺點是工藝第雜,反應條件苛刻,副產物較多。
1.8 以葡萄糖為原料
生產己二酸的傳統原料-苯、環己烷及丁二烯都來自於石油,石油是不可再生的資源,利用可再生的生物資源代替石油是化工生產可持續發展的方向。可利用D-葡萄糖生物催化合成己二酸。在酶AB2834的催化下將D-葡萄糖轉變為兒茶酚,兒茶酚在酶AB2834作用下進一步轉化為順,順-己二烯二酸,順,順-己二烯二酸在室溫和0.34 MPa下鉑催化加氫合成己二酸,氫化收率90%。
1.9 其它合成方法
Chavan等分別以環己酮和環己醇混和物、環己烯、環己酮為原料,首次通過新穎的無硝酸工藝,以空氣為氧源,使用Co/Mn簇配合物,合成己二酸。實驗表明,Co/Mn簇配合物的催化活性和選擇性比單獨使用鑽、錳的醋酸鹽高,同時己二酸的產率接近於目前使用硝酸工藝合成己二酸的產率。
周民鋒等報道在微波照射條件下,以Na2WO4·2H2O(1 mmol)為催化劑,用30%過氧化氫(44mmol)使1,2一環己二醇(10mmol)氧化開環合成己二酸。在pH=1時照射5min,分離產率可達88%。
據Chcai&EngNews,2003,81(20):36報道,中孔二氧化硅負載的雙金屬催化劑可以將己二烯二酸轉化為己二酸。己二酸在工業中廣泛用於生產尼龍66、聚醯胺、聚氨酯、潤滑劑和其它材料。目前,通過空氣氧化環己烷工業化生產2-酸,而環己烷來源於不可再生的礦物燃料。相反,己二烯二酸可以由D-葡萄糖經生物催化作用獲得。英國皇家研究院和劍橋大學採用由4種雙金屬催化劑固定的納米粒子和2種工業上可得到的單金屬催化劑,由反,反-己二烯二酸加氫合成己二酸。Rulopt2在對於己二酸的選擇性方面優於其它催化劑。這項研究對於未來在廣泛的加氫反應中使用高表面積、熱穩定的雙金屬納米催化劑是一個好的預兆,這種加氫反應可以實現由植物來源生產所希望的化學產品。
神馬集團採用環己醇硝酸氧化法生產工藝。環己醇在過量的硝酸溶液中氧化生成己二酸及副產物丁二酸、戊二酸等,利用己二酸、丁二酸、戊二酸溶解度的不同使己二酸結晶分離出來,用活性炭對己二酸進行脫色後再次結晶分離,使己二酸的純度達到99.8%以上。
除以上介紹的幾種己二酸生產方法外,還有環己烷硝酸一步氧化法、環己烯硝酸氧化法、環己烯氧-臭氧氧化法、丁二醇的羰基化法、過硫酸鹽氧化法等。
『叄』 催化劑有什麼好處
催化理論
古代時,人們就已利用酶釀酒、制醋;中世紀時,煉金術士用硝石作催化劑以硫磺為原料製造硫酸;13世紀,人們發現用硫酸作催化劑能使乙醇變成乙醚。直到19世紀,產業革命有力地推動了科學技術的以展,人們陸續發現了大量的催化現象。
如上所述,催化劑作用是在生產發展的同時為人們由淺入深地認識到的。1835年,貝采里烏斯首先總結了此前的30多年間發現的催化作用。為了解釋這一現象,他首先採用了「催化」這一名詞,並提出催化劑是一種具有「催化力」的外加物質,在這種作用力影響下的反應叫催化反應。這是最早的關於催化反應的理論。然而,人們對於催化作用特點是認識過程是漫長的。
在這一認識過程中,許多科學家都親自從事化學實驗並發現了許多催化反應。通過長期實踐,逐漸積累加深了認識。
1781年,帕明梯爾用酸作催化劑,使澱粉水解。1812年,基爾霍夫發現,如果有酸類存在,庶糖的水解作用會進行得很快,反之則很緩慢。而在整個水解過程中,酸類並無什麼變化,它好像並不參加反應,只是加速了反應過程。同時,基爾霍夫還觀測到,澱粉在稀硫酸溶液中可以變化為葡萄糖。1817年,戴維在實驗中發現鉑能促使醇蒸氣在空氣中氧化。1838年,德拉托和施萬分別都發現糖之所以能發酵成為酒精和二氧化碳,是由於一種微生物的存在。貝采里烏斯就此提出,在生物體中存在的那些由普通物質、植物汁液或者血而生成無數種化合物,可能都是由此種類似的有機體組成。後來,居內將這些有機催化劑稱為「酶」。
1850年,威廉米通過研究酸在蔗糖水解中的作用規律,第一次成功地分析了化學反應速度的問題,從此開始了對化學動力學的定量研究。1862年,聖·吉爾和貝特羅在實驗中發現,如果按照分子比將醋酸乙脂與水混合,經過幾星期之後於進行觀測,發現醋酸乙脂已部分水解成為乙醇和醋酸。這一反應的速度隨時間處長而呈遞減趨勢。再將乙醇與酸混合,反應生成了醋酸乙脂,平衡後的比例相同。這一反應的速度同樣很慢。但是,當有無機酸存在時,上述兩個反應則可在幾小時內完成。這樣,無機酸作為一種催化劑可以促進兩個反應向任一方向進行的反應速度。
1884年前後,包括奧斯特瓦爾德在內的幾位化學家研究了各種酸對酯的水解作用以及蔗糖轉化等現象的酸鹼催化作用的解釋,他認為催化劑現象的本質,在於某些物質具有一種特別強烈的使原本沒有它參加而速度很慢的反應加速的特殊性能。他說,任何物質,如果它不參加到化學反應的最終產物中去,只是改變這個反應的速度即稱為催化劑。另外,他通過總結大量的實驗結果,根據熱力學第二定律,提出了平衡的達成,不能改變平衡常數。
1905年,勒·羅西諾和哈伯等人,根據化學熱力學的原理,研究計算了氫、氮和氨在各種溫度和壓力平衡情況後,利用各種催化劑的幫助,研究出從空氣中的氮合成氨的實驗方法。
在尋找催化劑和催化反應的過程的同時積累了大量的資料,使人們對催化劑和催化作用的認識不斷深入。關於催化反應的理論也逐步得以發展。催化劑為什麼能夠改變化學反應的速度,而它本身在反應後又不發生化學變化呢?為了解釋這一問題,在19世紀初期,就已經有人提出關於催化劑在反應中生成中間化合物的假說,認為催化劑之所以有所謂「催化能力」,是由於生成了中間化合物的結果。
1806年,德索爾姆在克雷蒙在研究一氧化氮對二氧化硫氧化的催化作用時,推想一氧化碳先與大氣中的氧反應生成某種中間化合物。這一中間化合物再與二氧化硫相互作用,此時把氧轉交給後者,中間物質自身又變為一氧化氮。一氧化氮可以再被空氣氧化,之後再把氧交給二氧化硫。如果按照這種概念,這種均相催化反應是交錯地進行的氧化還原過程的綜合。一個缺憾是他們沒有提出具體的反應的具體過程。
1835年,貝采里烏斯提出的過程與克雷蒙和德索爾姆的概念最為類似,他認為催化反應由下列兩個過程交替進行:
2NO+O=N2O3
SO2+N2O3+H2O=H2SO4+2NO
可以看出,在貝采里烏斯所提出的過程中,三氧化氮就是相當於克雷蒙和德索爾姆所推想的把空氣中的氧轉交給二氧化硫的活性中間物質。在貝采里烏斯之後,威廉遜曾於1851年用相似的方法來解釋該反應的進行。從此,中間化合物這一概念得到確立,並在以後得到廣泛應用。
邢歇伍德等人在1930年,以碘蒸氣為催化劑進行乙醛蒸氣的加熱分解反應,發現均相催化反應的速度常常與催化劑的深度成正比的。而在該反應中,作為催化劑的碘蒸氣的深度始終不變,邢歇伍德認為,這一事實說明由於催化劑K先與某一反應物A或B相互作用,生成了活性的中間化合物X,此中間化合物進一步轉變而生成C並使催化劑再生。他們用以下形式表達上述反應歷程:
A+K=X+……
X+B=C+K……
可見,活性的中間化合物的假說因此得以進一步的證實和完善,同時均相催化理論也得到了發展。
隨著更多實驗事實的發現和研究的不斷伸入,人們發現催化劑作用不僅是均相地進行,更多的是這一類反應則是在多相中進行。並且,這時反應物在相界面上的濃度更大,這種現象被稱為「吸附作用」。科學家們把吸附分為兩種類型,一種是簡單的物理吸附;另一種是吸附的同時形成化學鍵,稱為化學吸附,當然,這一類完成是吸附的同時形成化學鍵,稱為化學吸附,當然,這一類完成的過程是曲折的。
催化反應的吸附理論首先是由義大利人珀蘭尼在1824年提出的。他認為,由於吸附作用使物質的質點相互接近,因而它們之間容易發生反應。他說,吸附作用是由於電力而產生的分子吸引力。
1834年,法拉第則提出了與上者不同的吸附理論,他認為催化反應不是電力使然,而是靠體物質相互吸收所產生的氣體張力。他認為,如果催化劑表面極為干凈,氣體就會附著其上而凝結,一部分反應分子彼此接近到一定程度時,就會使新合力發生作用,抵消排斥力,因而使反應變得容易進行。朗繆爾在1916年間,發表了一系列關於單分子表面膜的行為及性質,和關於固體表面吸附作用的研究成果影響到催化理論的形成。之後,科學界在1920年-1940年間大量的研究成果對催化吸附理論有著重大影響。值得注意的是,在這一時期通過對吸附量和脫附速度的研究,以及關於催化過程中催化失去催化活力的研究,得出了對多相催化理論有著根本意義的結論,即催化反應是在催化劑表面直接相連的單分子層中進行的。
就此,美國人泰勒於1925年首先提出了活性中心理論,其出發點即催化劑失去活性這一實驗事實。他認為催化劑的表面是不均勻的,位於催化劑表面微型晶體的棱和頂角處的原子具有不飽合的鍵,因而形成了活性中心,催化反應只發生在這一活性中心。泰勒的理論很好地解釋了催化劑制備對活性的影響以及毒物對活性的作用。
在泰勒之後,前蘇聯的兩位科學家對活性中心理論進行了進一步的完善和發展。1929年,巴蘭金提出了多位催化理論,認為催化劑活性中心的結構應當與反應物分子在催化反應過程中發生變化的那部分結構處於向何對應。這一理論把催化活化看作反應物中的多位體的反應過程,並且這個作用會引起反應物中價鍵的變形,並使反應物分子活化,促成新價鍵的形成。另一位蘇聯人柯巴捷夫於1939年提出了活性集團理論,與泰勒不同的是他認為活性中心是催化劑表面是上非晶體中幾個催化劑原子組成的集團。
20世紀50年代以後,隨著固體物理的發展,催化的電子理論應運而生。在這一層面上,科學家們到得了豐富的實驗成果,他們將金屬催化性質與基電子行為和甲子能級聯系起來。70年代,根據催化劑表面的原子結構、絡合物中金屬原子簇的結構和性質,利用量子化學理論,對多相催化的高分散的金屬催化劉活性集團產生催化活性的根源。在科學突飛猛進的今天,催化作用的實質以及催化劑發生作用的秘密即為人類認知
『肆』 催化劑酶的優點是什麼
使用酶制劑對環境有什麼好處?
* 酶制劑通常可以用來替代那些化學的過程,以使整個加工或生產過程更加安全,環境更加環保。
* 在澱粉加工過程中替代酸。
* 在織物脫漿過程中替代酸、鹼和氧化劑。
* 在製革廠酶制劑的應用可以減少硫化物的使用。
* 在石洗牛仔褲工藝中,酶制劑可以替代那些用來磨光的石頭,這將大大減少磨光和浪費。
* 酶制劑可以用在動物飼料中,以增加飼料的更大的消化能了,從而減少動物的浪費。
* 在洗衣時酶制劑可有效去污,這將有利於衣物即使在較低的溫度條件下也可以洗滌,從而節約能源。酶制劑在衣物去污漬時還可替代氯漂白。使用酶制劑也可大大減少表面活性劑的應用,這將使得衣物即使在磷酸鹽較缺乏地區也可清洗的很好。
使用酶制劑的其它好處?
* 酶制劑,作為一種生物催化劑,通常可以用來替代那些化學的過程,以使整個加工或生產過程更加安全,也將更加有利於環保。
* 酶制劑將有利於環境的保護,比如,它們通過與清潔劑的結合,清洗的溫度就可以更低;它們通過與飼料的結合,將會獲得有效資源的更充分利用。
* 酶制劑也將有利於我們的客戶,當洗衣時,清潔劑的配方若能採用較溫和的配方,將有利於減少對衣物的損傷。
* 生產過程中,酶制劑的使用也將會使生產條件變得更加地安全,比如,在澱粉加工,造紙和紡織品處理過程中,化學品的威脅將會大大見小。
酶制劑是怎樣生產出來的?
* 自然產生的酶制劑的數量通常不足以應用於工業化的生產中。生物技術為工業化應用的酶制劑的生產提供了這種可能性,我們通過優化微生物的生存條件,從而提高它的生產量。這項技術,多年前就以被掌握,叫做:發酵。通過這個發酵的過程,酶制劑被分離出來,進一步應用於工業化的生產中。
酶制劑是活的生物體嗎?
* 不是。盡管酶制劑是由許多活的細胞組成的,但它們不是活的材料。
有多少種類地酶制劑?
* 酶制劑通常是按照它們的化合物進行分類。其中最普通的幾種包括:分解蛋白質的蛋白酶,分解纖維素的纖維素酶,把脂肪分解成甘油和脂肪酸的脂肪酶,將澱粉分解成單糖的澱粉酶等。
哪一個行業會用到酶制劑?
* 清洗劑產品
在世界范圍內,酶制劑的首要應用是作為清洗劑和洗滌產品時的活性生物成分。同時,蛋白酶、澱粉酶和脂肪酶通常用於分解蛋白質、澱粉和油脂污漬等。我們通過已一些穩定性研究來測試我們的酶制劑與清洗劑成分的兼容性,並測試各種不同的配方。我們通過完善的實驗室的實驗來論證酶制劑在各種不同的條件下是如何進行工作的。
* 紡織品
酶制劑通常也用在紡織工業中,主要用於織物和衣服外套的後整理。其主要應用包括:脫漿,即從織物纖維中去除堅硬的成分;使經過編織後的織物的彎曲的線拉直;實施生物打磨以減少起球的趨勢,並使織物更平整,表面更加光滑。而在生物石洗過程中,只要加入少量的酶制劑,就可以替代傳統的粗斜紋棉布石洗時所用的磨光石,從而使成衣看上去更加漂亮。
* 農產品加工
酶制劑在農作物加工中,主要應用於液化和糖化的過程,此過程是將澱粉轉化為葡萄糖和將同分異構體轉化為果糖。傑能科的酶制劑能將大量的玉米和其他農作物轉化為澱粉糖,如高果玉米糖漿和麥芽糖漿。
* 特殊行業用酶
酶制劑被廣泛應用的其它領域還包括:烘焙、果汁加工、釀造、蒸餾、釀酒、皮革加工、油脂類產品、造紙與紙漿和動物飼料等行業。
傑能科國際公司在酶制劑工業的投資策略是什麼?
* 傑能科國際公司是世界第二大工業酶制劑的發展和生產商,她擁有許多的專利和世界范圍的應用確認,見證了她在生物科技領域的商業化應用中所獲得的無數巨大的突破。
* 傑能科在1988年向世人展示了其第一個具有一定生產規模的經重組的酶制劑,並且她還一直在蛋白質工程領域、分泌技術領域、酶制劑作用物交互作用領域居於世界領先的地位
『伍』 復合催化劑 優點 復合催化劑有什麼優點和特點 那什麼是復合催化劑,有沒有什麼確切的定義。
催化效率高,
『陸』 催化劑的特點有哪些
催化劑的基本特點:
1、催化劑只能加速熱力學上可以進行的反應。要求開發新的化學反應催化劑時,首先要對反應進行熱力學分析,看它是否是熱力學上可行的反應。
2、催化劑只能加速反應趨於平衡,不能改變反應的平衡位置(平衡常數)。
3、催化劑對反應具有選擇性,當反應可能有一個以上不同方向時,催化劑僅加速其中一種,促進反應速率和選擇性是統一的。
4、催化劑的壽命。催化劑能改變化學反應速率,其自身並不進入反應,在理想情況下催化劑不為反應所改變。但在實際反應過程中,催化劑長期受熱和化學作用,也會發生一些不可擬的物理化學變化。
根據催化劑的定義和特徵分析,有三種重要的催化劑指標:活性、選擇性、穩定性。
2催化劑的主要作用
1、加快化學反應速率,提高生產能力。
2、催化劑只加速反應趨於平衡,不能改變反應的平衡位置。
3、催化劑對反應有選擇性,當反應有一個以上不同方向時,催化劑只加速其中一種,促進反應速率和選擇性是統一的。
4、催化劑的壽命。催化劑能改變化學反應速率,自身並不進入反應,理想情況下催化劑不為反應所改變。實際反應過程中,催化劑長期受熱和化學作用,也會發生物理化學變化。
5、對於復雜反應,可選擇加快主反應的速率,抑制副反應,提高目的產物的收率。
6、改善操作條件,降低對設備的要求,改進生產條件;
7、開發新的反應過程,擴大原料的利用途徑,簡化生產工藝路線;
8、消除污染,保護環境。
3常見的催化劑種類
催化劑種類繁多,按狀態可分為液體催化劑和固體催化劑;按反應體系的相態分為均相催化劑和多相催化劑,均相催化劑有酸、鹼、可溶性過渡金屬化合物和過氧化物催化劑。多相催化劑有固體酸催化劑、有機鹼催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡合物催化劑、稀土催化劑、分子篩催化劑、生物催化劑、納米催化劑等;按照反應類型又分為聚合、縮聚、酯化、縮醛化、加氫、脫氫、氧化、還原、烷基化、異構化等催化劑;按照作用大小還分為主催化劑和助催化劑。
『柒』 現在挺火的燃油催化劑是不是真的有說的那麼好哦
是的。
燃油催化劑是在燃料(柴油)在燃燒過程中能起到促進燃燒作用的物質(也叫添加劑),燃料完全燃燒的好處就是降低了燃料的消耗、減少廢氣排放、減少油渣在引擎表面的沉積和提升機車動力性能。
燃油催化劑的類型
國內外的燃油催化劑分4種:第一代,主要針對化油器沉積物起作用;第二代主要針對噴油嘴起作用;第三代主要對噴油嘴、進氣閥結膠、積碳起作用;第四代除對噴油嘴、進氣閥有清潔作用外,最大的進步是對燃燒室的積碳生成有抑制、分解作用。
這四代產品,新一代都是在保持老一代功用上的發展,所以按理來說。市場上出售的產品都應該是第四代燃油添加劑才對,但事實上卻是燃油添加劑市場四世同堂,什麼都有。
『捌』 鉑金催化劑具有哪些優點
我們是硅橡膠廠家,對鉑金催化劑還是比較熟悉的,樓上講的很全面很專業,贊一個
『玖』 負載型催化劑的優點有哪些
最主要優點是化學性質比較穩定。是酸性氧化物,不跟一般酸反應。它不與除氟、氟化氫以外的鹵素、鹵化氫以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(熱濃磷酸除外)。
如果與催化劑發生反應會導致催化劑中毒。反應原料中含有的微量雜質使催化劑的活性、選擇性明顯下降或喪失的現象。中毒現象的本質是微量雜質和催化劑活性中心的某種化學作用,形成沒有活性的物種。
其次二氧化硅具有耐磨性好、化學性能穩定、熔點高等性質。為此,以它為主要礦相的材料作為催化劑載體,其性能穩定。
還有處理後的二氧化硅具有很高的比表面積,吸附性強,能加大催化劑的催化效率!
總的來說二氧化硅載體對催化效率、催化活性、催化劑負載的牢固性、使用壽命、價格等方面都有比較大的優勢!
氣相二氧化硅(氣相白炭黑)是極其重要的高科技超微細無機新材料之一,由於其粒徑很小,因此比表面積大,表面吸附力強,表面能大,化學純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能,以其優越的穩定性、補強性、增稠性和觸變性,在催化劑載體中尤其有優勢。
『拾』 催化劑有什麼形式的,哪種催化劑好點催化劑的好壞有什麼影響
催化劑制備方法有哪幾種,優缺點是什麼,現今常用的是哪種?
參考答案催化劑制備方法一般有三種:浸漬法、共沉澱法和混捏法。浸漬法:優點:活性組分都分散在催化劑表面,因而在催化反應中活性組分的...