¿Por qué puede utilizarse el tamiz molecular como catalizador sólido de ácidos?
Ⅰ. Introducción al catalizador de tamiz molecular
Sustancia química natural o sintética con estructura de red. Por ejemplo, cuando se utilizan dextrano reticulado y zeolita como medio cromatográfico, la mezcla puede fraccionarse según el tamaño molecular. Los tamices moleculares son silicatos o aluminosilicatos cristalinos, formados por tetraedros sílico-oxigenados o tetraedros alumino-oxigenados conectados por puentes de oxígeno para formar un sistema de poros y cavidades de tamaño molecular de tamiz molecular (normalmente 0,3~2,0 nm). Por lo tanto, tiene las características de las moléculas de cribado. También conocido como catalizador de zeolita, se refiere a un catalizador con tamiz molecular como componente catalíticamente activo o uno de los principales componentes activos. El mayor uso industrial es el catalizador de craqueo de tamiz molecular, que es un catalizador ácido sólido.
Ⅱ. Catalizador de ácido sólido de tamiz molecular
El tamiz molecular PSA tiene propiedades de intercambio iónico, poros de tamaño molecular uniforme, actividad catalítica ácida y buena estabilidad térmica e hidrotérmica. Puede convertirse en un catalizador de gran actividad y selectividad para muchas reacciones.
En términos generales, por ácido sólido puede entenderse cualquier sólido que pueda cambiar el color de un indicador alcalino, o cualquier sólido que pueda adsorber químicamente sustancias alcalinas. Según la definición de Bronsted y Lewis, ácido sólido es Un sólido capaz de producir protones o aceptar pares de electrones, mientras que el catalizador de tamiz molecular PSA tiene actividad catalítica ácida. Su acidez procede de la descomposición de los iones de amonio intercambiados, del intercambio de iones de hidrógeno o de la hidrólisis de los cationes multivalentes contenidos durante la deshidratación.
Por ejemplo:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+NaCe
3+M+HOMHTCeOIHM+HM
En la fórmula, M representa el tamiz molecular. El número de centros ácidos próticos y la fuerza ácida producida son de gran importancia para la actividad catalítica ácida de los tamices moleculares. La deshidratación de los dos grupos hidroxilo del tamiz molecular formará un centro ácido de Lewis, cuya estructura es un átomo de aluminio de tres coordenadas y un átomo de silicio cargado positivamente generado al mismo tiempo. Existe la opinión de que el ácido de Lewis se produce a partir del átomo de aluminio de seis coordenadas formado en el sitio del catión. La composición del tamiz molecular PSA expresada por la proporción de silicio y aluminio tiene una gran influencia en su acidez y fuerza ácida, por lo que el tamiz molecular puede utilizarse como catalizador ácido sólido.
