酸碱催化剂：固体表面酸性部位的催化奥秘与广泛应用

酸碱催化剂：固体表面酸性部位的催化奥秘与广泛应用

固体酸催化剂

酸碱催化剂是一类重要的催化剂，其催化作用来自于固体表面具有催化活性的酸性位点，称为酸中心。它们大多为非过渡元素的氧化物或混合氧化物，催化性能与含有过渡元素的氧化物催化剂不同。该类催化剂广泛应用于离子机理的催化反应中。

酸碱催化剂是一类重要的催化剂，其催化功能来自于固体表面具有催化活性的酸性位点，称为酸中心。它们大多为非过渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能与含有过渡元素的氧化物催化剂不同。该类催化剂在离子机理的催化反应中应用广泛，种类繁多（见表）。此外，还有负载型固体酸催化剂，即将液体酸担载在固体载体上而形成，如固体磷酸催化剂。

中文名

固体酸催化剂

函数源

催化活性酸性位点

特征

重要的催化剂

自然

酸性位点、酸强度和酸度

对于固体酸的催化行为来说重要的特性是酸中心、酸强度和酸度。

①表面的酸中心可分为B型酸和L型酸（见酸碱催化剂），有时也有碱中心。可用下列公式示意性地表示氧化铝表面酸中心的形成：

红外光谱研究表明，经800℃煅烧的γ-Al2O3表面可出现5种类型的羟基，对应5种不同酸强度的酸中心。混合氧化物表面酸中心的存在，大多是由于组分氧化物的金属离子的价数或配位数不同所致。

SiO2-Al2O3酸中心模型有多种模式（见图）。

②酸强度，固体酸的酸强度可用哈米特酸强度函数0表示，该值越小，酸强度越高。③酸度，以单位重量或单位表面积上酸中心的数量或毫摩尔数表示，又称酸度。

2 应用

同一固体表面通常存在多个不同酸强度的酸中心，数量不一，因此酸强度分布也是重要性质之一。从一些固体酸的酸强度范围可以看出，SiO2-Al2O3、B2O3-Al2O3等均属强酸性，其酸强度相当于浓度大于90%的硫酸水溶液的酸强度。不同的催化反应往往对催化剂的酸强度有一定的要求。例如在金属硫酸盐上进行醛的聚合、丙烯聚合、三乙醛的解聚、丙烯水合等反应中，有效催化剂的酸强度范围分别为0≤、0≤、0≤-3、-3<0