Почему молекулярное сито может быть использовано в качестве твердого кислотного катализатора?
Ⅰ. Введение в катализатор на молекулярных ситах
Природное или синтетическое химическое вещество с сетевой структурой. Например, при использовании в качестве хроматографической среды сшитого декстрана и цеолита смесь может быть фракционирована по размеру молекул. Молекулярные сита - это кристаллические силикаты или алюмосиликаты, образованные кремнекислородными тетраэдрами или алюмокислородными тетраэдрами, соединенными кислородными мостиками с образованием системы пор и полостей молекулярного размера сита (обычно 0,3~2,0 нм). Таким образом, он обладает свойствами сита. Под цеолитным катализатором также понимается катализатор, в котором молекулярное сито является каталитически активным компонентом или одним из основных активных компонентов. Наибольшее промышленное применение получил катализатор крекинга с молекулярным ситом, который является твердым кислотным катализатором.
Ⅱ. Твердый кислотный катализатор на основе молекулярного сита
Молекулярные сита PSA обладают ионообменными свойствами, равномерным размером молекулярных пор, кислотной каталитической активностью, хорошей термической и гидротермической стабильностью. Из него можно изготовить катализатор с высокой активностью и селективностью для многих реакций.
В общем случае под твердой кислотой можно понимать любое твердое вещество, способное изменять цвет щелочного индикатора, или любое твердое вещество, способное химически адсорбировать щелочные вещества. Согласно определению Бронстеда и Льюиса, твердая кислота - это твердое тело, способное образовывать протоны или принимать электронные пары, а катализатор на основе молекулярных сит PSA обладает кислотной каталитической активностью. Его кислотность обусловлена разложением обменных ионов аммония, ионным обменом водорода или гидролизом содержащихся многовалентных катионов при дегидратации.
Например:
NH4M─→NH3+HM
H++NaM─→HM+NaCe
3+M+HOMHTCeOIHM+HM
В формуле M означает молекулярное сито. Для кислотной каталитической активности молекулярных сит большое значение имеет количество образовавшихся протических кислотных центров и сила кислоты. При дегидратации двух гидроксильных групп молекулярного сита образуется кислотный центр Льюиса, структура которого представляет собой трехкоординированный атом алюминия и одновременно генерируемый положительно заряженный атом кремния. Существует мнение, что кислота Льюиса образуется из шестикоординированного атома алюминия, образующегося на месте катиона. Состав молекулярного сита PSA, выраженный соотношением кремния и алюминия, оказывает большое влияние на его кислотность и кислотную силу, поэтому молекулярное сито может быть использовано в качестве твердого кислотного катализатора.
