Pourquoi le tamis moléculaire peut-il être utilisé comme catalyseur acide solide ?
Ⅰ. Introduction au catalyseur à tamis moléculaire
Substance chimique naturelle ou synthétique avec une structure en réseau. Par exemple, lorsque du dextrane réticulé et de la zéolite sont utilisés comme milieu chromatographique, le mélange peut être fractionné en fonction de la taille moléculaire. Les tamis moléculaires sont des silicates cristallins ou des aluminosilicates, formés de tétraèdres silico-oxygène ou de tétraèdres alumino-oxygène reliés par des ponts oxygène pour former un système de pores et de cavités de taille moléculaire de tamis moléculaire (généralement 0,3 ~ 2,0 nm). Il a donc les caractéristiques de tamiser les molécules. Également connu sous le nom de catalyseur zéolitique, il fait référence à un catalyseur avec un tamis moléculaire comme composant catalytiquement actif ou l'un des principaux composants actifs. L'utilisation industrielle la plus importante est le catalyseur de craquage par tamis moléculaire, qui est un catalyseur acide solide.
Ⅱ. Catalyseur acide solide à tamis moléculaire
Le tamis moléculaire PSA a des performances d'échange d'ions, des pores de taille moléculaire uniforme, une activité catalytique acide et une bonne stabilité thermique et hydrothermique. Il peut être transformé en catalyseur à haute activité et à haute sélectivité pour de nombreuses réactions.
D'une manière générale, un acide solide peut être compris comme tout solide capable de changer la couleur d'un indicateur alcalin, ou tout solide capable d'adsorber chimiquement des substances alcalines. Selon la définition de Bronsted et Lewis, un acide solide est un solide capable de produire des protons ou d'accepter des paires d'électrons, tandis que le catalyseur à tamis moléculaire PSA a une activité catalytique acide. Son acidité provient de la décomposition des ions ammonium échangés, de l'échange d'ions hydrogène ou de l'hydrolyse des cations multivalents contenus lors de la déshydratation.
Par exemple:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+NaCe
3+M+HOMHTCeOIHM+HM
Dans la formule, M représente le tamis moléculaire. Le nombre de centres d'acide protique et la force de l'acide produit sont d'une grande importance pour l'activité catalytique acide des tamis moléculaires. La déshydratation des deux groupes hydroxyle du tamis moléculaire formera un centre acide de Lewis dont la structure est un atome d'aluminium à trois coordonnées et un atome de silicium chargé positivement générés en même temps. Il existe une opinion selon laquelle l'acide de Lewis est produit à partir de l'atome d'aluminium à six coordonnées formé sur le site du cation. La composition du tamis moléculaire PSA exprimée par le rapport silicium/aluminium a une grande influence sur son acidité et sa force acide, de sorte que le tamis moléculaire peut être utilisé comme catalyseur acide solide.
