Warum kann das Molekularsieb als fester Säurekatalysator verwendet werden?
Ⅰ. Einführung in den Molekularsiebkatalysator
Eine natürliche oder synthetische chemische Substanz mit einer Netzwerkstruktur. Wenn zum Beispiel vernetztes Dextran und Zeolith als chromatographisches Medium verwendet werden, kann das Gemisch nach der Molekülgröße fraktioniert werden. Molekularsiebe sind kristalline Silikate oder Alumosilikate, die aus Silizium-Sauerstoff-Tetraedern oder Aluminium-Sauerstoff-Tetraedern bestehen, die durch Sauerstoffbrücken verbunden sind und ein Poren- und Hohlraumsystem mit einer Molekülgröße von normalerweise 0,3 bis 2,0 nm bilden. Es hat also die Eigenschaften von siebenden Molekülen. Der auch als Zeolith-Katalysator bezeichnete Begriff bezieht sich auf einen Katalysator mit Molekularsieb als katalytisch aktiver Komponente oder einer der wichtigsten aktiven Komponenten. Die größte industrielle Anwendung ist der Molekularsieb-Crackkatalysator, ein fester Säurekatalysator.
Ⅱ. Fester saurer Katalysator mit Molekularsieb
PSA-Molekularsiebe haben eine Ionenaustauschleistung, Poren einheitlicher Molekülgröße, eine säurekatalytische Aktivität und eine gute thermische und hydrothermische Stabilität. Es kann zu einem Katalysator mit hoher Aktivität und hoher Selektivität für viele Reaktionen gemacht werden.
Allgemein kann unter einer festen Säure jeder Feststoff verstanden werden, der die Farbe eines alkalischen Indikators verändern kann, oder jeder Feststoff, der alkalische Substanzen chemisch adsorbieren kann. Nach der Definition von Bronsted und Lewis ist eine feste Säure ein Feststoff, der in der Lage ist, Protonen zu erzeugen oder Elektronenpaare aufzunehmen, während der PSA-Molekularsiebkatalysator eine saure katalytische Aktivität aufweist. Seine Azidität entsteht durch die Zersetzung der ausgetauschten Ammoniumionen, den Austausch von Wasserstoffionen oder die Hydrolyse der enthaltenen mehrwertigen Kationen während der Dehydratisierung.
Zum Beispiel:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+NaCe
3+M+HOMHTCeOIHM+HM
In der Formel steht M für Molekularsieb. Die Anzahl der gebildeten Protonensäurezentren und die Säurestärke sind von großer Bedeutung für die säurekatalytische Aktivität von Molekularsieben. Bei der Dehydratisierung der beiden Hydroxylgruppen des Molekularsiebs bildet sich ein Lewis-Säurezentrum, dessen Struktur ein dreifach koordiniertes Aluminiumatom und ein gleichzeitig erzeugtes positiv geladenes Siliciumatom ist. Es wird angenommen, dass die Lewis-Säure aus dem sechsfach koordinierten Aluminiumatom gebildet wird, das sich an der Kationenstelle befindet. Die Zusammensetzung des PSA-Molekularsiebs, ausgedrückt durch das Verhältnis von Silizium zu Aluminium, hat einen großen Einfluss auf seinen Säuregehalt und seine Säurestärke, so dass das Molekularsieb als fester Säurekatalysator verwendet werden kann.
