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催化劑的選擇性和高效性?
催化劑的重要性質(zhì)之一,指在能發(fā)生多種反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)中,同一催化劑促進(jìn)不同反應(yīng)的程度的比較。
如乙醇在高溫時可脫氫轉(zhuǎn)變成乙醛,亦可脫水轉(zhuǎn)變成乙烯,銀催化劑能促進(jìn)前一反應(yīng),氧化鋁催化劑則促進(jìn)后一反應(yīng)。
人體中的酶即為高選擇性的催化劑(見酶催化劑),不同的酶使許多生化過程有條不紊地進(jìn)行,形成正常的生理活動;如酶遭到破壞則導(dǎo)致疾病或死亡。
在工業(yè)上則利用催化選擇性使原料向指定的方向轉(zhuǎn)化,減少副反應(yīng)。
當(dāng)催化劑的活性與選擇性不能同時滿足時,應(yīng)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的要求綜合考慮。
如果反應(yīng)原料昂貴與副產(chǎn)物很難分離,最好選用高選擇性催化劑,反之,如果原料價廉且與產(chǎn)物易于分離,則宜采用高活性(即高轉(zhuǎn)化率)的催化劑。
為什么要選用多組元催化劑?
1、固體催化劑的組成從成分上可分為單組元催化劑和多組元催化劑,單組元催化劑有一組物質(zhì)組成的,單組元催化劑在工業(yè)中用的較少,因為單一物質(zhì)難以滿足工業(yè)生產(chǎn)對催化劑性能的多方面要求。然而,目前,合成氨工業(yè)中普遍使用的主要是以鐵為主體的多成分催化劑,因此合成氨選擇多組元催化劑。
2、工業(yè)合成氨鐵催化劑,其主催化劑是Fe3O4,助催化劑為Al2O3。
3、助催化劑的作用:大大地減緩微晶增長速度,延長了催化劑的壽命。
為什么選用酸做催化劑?
以酸堿作催化劑的催化。反應(yīng)物分子與酸堿相接觸,或吸附在催化劑固體表面一定的酸堿部位上,就會發(fā)生酸堿反應(yīng),形成活性中間絡(luò)合物,然后再分解出產(chǎn)物,使催化劑復(fù)原。
均相酸堿催化反應(yīng) 主要有水解、水合、縮合、酯化、烷基化、重排等(多為液相)。例如,乙烯在硫酸催化劑的作用下水合為乙醇;環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化劑的作用下水解為甘油;苯和鹵代烴在三氯化鋁催化劑的作用下烷基化為烷基苯。
多相酸堿催化反應(yīng) 主要有烯烴聚合、催化裂化、烯烴和烷烴的異構(gòu)化、縮合、加成、歧化等(催化劑為固相)。例如,烷烴在REY分子篩和(或)硅鋁膠上催化裂化為汽油和C3、C4氣體;苯和乙烯在固體磷酸上烷基化為乙苯;丙烯在硫酸鎳上低聚;烯烴在固體堿(碳酸鈉或碳酸鉀)催化作用下二聚等等。
有些反應(yīng)既可酸催化也可堿催化,唯產(chǎn)物不完全相同。例如,芳烴和單烯在酸催化下反應(yīng)生成的產(chǎn)物是烷基加到芳香環(huán)上生成的,而堿催化作用則使芳烴的側(cè)鏈烷基化。又如,在酸或堿催化作用下,烯烴可發(fā)生順、反異構(gòu)化和雙鍵異構(gòu)化反應(yīng),而僅在酸催化作用下尚可發(fā)生骨架異構(gòu)化反應(yīng)。
布侖斯惕酸堿催化反應(yīng)包括質(zhì)子轉(zhuǎn)移;路易斯酸堿催化反應(yīng)包括共價配鍵的形成(見酸堿理論)。
若催化劑為酸或含有酸中心,則反應(yīng)物分子必須含 有易于接受質(zhì)子或給出電子對的原子或基團(tuán);若催化劑為堿或含有堿中心,則反應(yīng)物分子必須易于給出質(zhì)子或接受電子對。
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