“”住 “”。。。 新型合成材料的應用,使生活更加舒適.
只有木材、沙和石子是天然的建築材料,但它們需要用合成的化學物質粘連起來和加以保護。水泥是壹種化學產品,正如用在層壓板中的膠粘劑和用在釘子中的金屬都是化學產品壹樣。玻璃是化學家制出來的,經改進後的產物如耐熱玻璃(商品名叫Pyrex玻璃)變得更堅韌。油漆是化學家設計和創造的,很多現代化的固體材料也是如此。塑料是人工合成的,它們用於廚房和浴室用具上,也用在商品名稱叫Formica的膠木板及其有關材料、飲料瓶、餐具和器皿上。瓷器是由化學家制造的,並用於廚房和浴室的洗滌池和其它固定裝置上。金屬是從礦石經化學變化制成的。鋁金屬曾壹度是實驗室的珍品,但利用壹種電化學方法,現在它可以容易地從氧化鋁制得。
至少有壹部分的地毯和裝飾用的褶皺織物要用合成纖維和用合成的染料來著色。冰櫃和空調器用特種化學品作為冷卻劑;燃氣爐和煤氣竈可用合成氣或天然氣,其燃燒過程發生的仍是化學變化。我們的居室用燃氣或用石油工業生產的燃油來取暖,這種燃油是從自然界的粗油經精煉和化學改進後得到的。我們用合成的化學產品和用化學加工工業制成的材料,如灰泥或墻板,外壁板和屋頂板以及地磚和地毯來使我們的建築隔熱。爐竈本身和分配熱能的管道是由化學產品——金屬,絕熱材料和陶瓷所制成。
電流通過外包絕緣體的銅線進入我們的家庭,兩者都屬化學加工工業的產品。電源插座要用塑料和金屬,照明用的白熾燈和熒光燈完全是由化學產物制成。
甚至進入住宅的水也是經化學凈化的,以除去汙染物和致病的細菌。在使用涉及化學檢驗和化學凈化的現代衛生設施以前,已被汙染的用水是引起人類各種疾病的主要原因。
""行“”。。。。 新能源使交通工具發生革命性變化,空前地方便了人們的出行
壹輛機動車中的每件東西都是化學加工業的壹種產品。金屬和油漆是顯而易見的,但在壹輛現代的汽車中,塑料的用量是非常大的。特種塑料被選用,因為它們質強和量輕。較輕的車輛耗油也少。
制造輪胎用的橡膠經過壹種被稱為硫化作用的方法處理而變得堅韌。硫化作用是將橡膠分子化學地連結起來,使材料變得更堅韌和更為實用。
引擎艙內的“橡皮”軟管根本不是橡膠的,而是更耐油和耐熱的,類似於橡膠的合成材料。防凍液是壹種合成的化學藥品;蓄電池是化學的壹種產品;車廂的內裝潢通常用合成品或者是經化學鞣化的皮革制成品,車座裏充填合成的泡沫塑料。車窗用有塑料為夾層的安全玻璃以防破碎。燃油和潤滑油是加有化學添加劑的石油化學產品,以便產生更佳的抗爆行為和使潤滑具有更為良好的全天候性能。
有時,將原始石油加以蒸餾就能得到燃油或潤滑油,但也有用化學方法,利用催化劑將石油中的天然大分子“裂化”成較小的分子,作為汽油之用。
在石油煉制廠中見到壹些巨大和高聳的塔是作蒸餾用的;另外的壹些塔是供化學加工生產更有用的化學品。潤滑油中加入各種化學藥品使它們有更佳的抗磨性並使它們在壹定溫度範圍內較好地發揮其作用。
化學的壹項現代應用是在車輛排氣系統中裝入催化轉化器來降低汙染。它們用鉑、銠和其它物質將氧化氮、壹氧化碳和未燃盡的碳氫化合物轉化成較低毒害的化學品。
在機動車工業中,大量的化學家參與研究和開發。事實上,在美國三大汽車制造商的研究室內,化學家是科學家中的最大群體。他們正在研制更優良的催化轉化器和設法使燃油燃燒得更徹底而減少汙染(點燃本身就是壹個化學過程,它的本質現在已經搞清)。化學家們正在試圖改變車輛的上漆方法,以便免用有機溶劑,他們也在設法用現代的塑料和陶瓷來替代汽車上較多的金屬,同時他們正在設法改進蓄電池,使電動汽車變得更具吸引力(機動車工業的環境化學情況將在第4章中深入討論)。
飛機有特殊的要求。沒有質強量輕的鋁就不可能有飛機。它需要用特種塑料和特種燃油。太空飛行需要甚至更為專用的化學品,包括能產生推動力非常大的火箭燃料和由合成材料制成的特種衣著。下壹次當妳乘坐壹輛汽車或壹架飛機時或者可能乘坐壹架太空穿梭機時,請試找壹下有什麽東西是不屬於現代化學的產物。妳不會成功的,除非妳發現了壹木片或可能是壹些棉花或羊毛之類,但即使如此,它們也是經過化學處理和化學塗漬的
追問:
我問的是催化劑,妳有沒有搞錯?
回答:
綠色催化劑的應用及進展
摘要]對新型綠色催化劑雜多化合物的研究進展進行了綜述,主要介紹了雜多化合物在催化氧化、烷基化、異構化等石油
化工領域的研究現狀,並對其應用和發展前景做了總結和評述。
[關鍵詞]雜多化合物;綠色化工催化劑;展望
隨著人們對環保的日益重視以及環氧化產品應
用的不斷增加,尋找符合時代要求的工藝簡單、汙染
少、綠色環保的環氧化合成新工藝顯得更為迫切。20
世紀90年代後期綠色化學[1,2]的興起,為人類解決化
學工業對環境汙染,實現可持續發展提供了有效的手
段。因此,新型催化劑與催化過程的研究與開發是實
現傳統化學工藝無害化的主要途徑。
雜多化合物催化劑泛指雜多酸及其鹽類,是壹類
由中心原子(如P、Si、Fe、B等雜原子及其相應的無機
礦物酸或氫氧化物)和配位原子(如Mo、W、V、Ta等多
原子)按壹定的結構通過氧原子橋聯方式進行組合的
多氧簇金屬配合物,用HPA表示[3-6]。HPA的陰離子結
構有Keggin、Dawson、Anderson、Wangh、Silverton、
Standberg和Lindgvist 7種結構。由於雜多酸直接
作為固體酸比表面積較小(<10 m2/g),需要對其固
載化。固載化後的雜多酸具有“準液相行為”和酸堿
性、氧化還原性的同時還具有高活性,用量少,不腐蝕
設備,催化劑易回收,反應快,反應條件溫和等優點而
逐漸取代H2SO4、HF、H3PO4應用於催化氧化、烷基化、異
構化等石油化工研究領域的各類催化反應。
1雜多酸在石油化工領域的研究進展
隨著我國石油化工工業的快速發展,以液態烴為
原料制取乙烯的生產能力在不斷增長,而產生的副產
物中有大量的C3~C9烴類,其化工綜合利用率卻仍然
較低,隨著環保法規對汽油標準中烯烴含量的嚴格限
制,如何在不降低汽油辛烷值的情況下,生產出高標
號的環境友好汽油已是我國煉油業面臨的又壹個技
術難題。目前,催化裂化副產物C3~C9烴類的催化氧
化、烷基化、芳構化以及C3~C9烴類的回煉技術已成
為研究的熱點。因此,催化裂化C3~C9烴類的開發與
應用將有著強大的生產需求和廣闊的市場前景。
1.1催化氧化反應
雜多酸(鹽)作為壹類氧化性相當強的多電子氧
化催化劑,其陰離子在獲得6個或更多個電子後結構
依然保持穩定。通過適當的方法易氧化各種底物,並
使自身呈還原態,這種還原態是可逆的,通過與各種
氧化劑如O2、H2O2、過氧化尿素等相互作用,可使自身
氧化為初始狀態,如此循環使反應得以繼續。用雜多
酸作催化劑使有機化合物催化氧化作用有兩種路線
是可行的[7]:①分子氧的氧化:即氧原子轉移到底物
中;②脫氫反應的氧化。
將直鏈烷烴進行環氧化是生產高辛烷值汽油的
重要途徑之壹。Bregeault等[8]研究了在CHCl3-H2O
兩相中,在作為具有催化活性的過氧化多酸化合物的
前體的雜多負離子[XM12O40]n-和[X2M18O62]m-以及同多
負離子[MxOy]z-(M=Mo6+或W6+;X=P5+,Si4+或B3+)的存在
下,用過氧化氫進行1-辛烯的環氧化反應時,負離子
[BW12O40]5-、[SiW12O40]4-和[P2W18O62]6-都是非活性的,並
且許多光譜分析法表明它們的結構在反應過程中沒
有發生變化。[PMo12O40]3-表現出很低的活性,而
[PW12O40]3-、H2WO4和[H2W12O42]10-都表現出高活性。反應
中Keggin型雜多負離子[PW12O40]3-被過量的過氧化
氫分解而形成過氧化多酸{PO4[WO(O2)2]4}3-和
[W2O3(O2)4(H2O)2]2-,而這兩種活性物種在環氧化反應
中起到了重要的作用。
1.2烷基化反應
石油煉制工業上,烷烴烷基化、烯烴烷基化及芳烴烷基化反應是生產高辛烷值清潔汽油組分的環境
友好工藝。但以濃硫酸和氫氟酸作為催化劑的傳統烷
基化工藝因氫氟酸的毒性和濃硫酸的嚴重腐蝕性受
到了很大的限制。
C4抽余液是蒸氣裂解裝置產生的C4餾份經抽提
分離丁二烯後的C4剩余部分,其中富含大量的1-丁
烯和異丁烯。如何利用C4抽余液中的異丁烯和1-丁
烯是C4抽余液化工利用的關鍵。異丁烯是壹種重要
的基本有機化工原料,主要用於制備丁基橡膠和聚異
丁烯,也用來合成甲基丙烯酸酯、異戊二烯、叔丁酚、
叔丁胺等多種有機化工原料和精細化工產品。1-丁
烯是壹種化學性質比較活潑的a-烯烴,其主要用途
是作為線性低密度聚乙烯(LLDPE)的***聚單體,也用
於生產聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等直鏈或支鏈
烯烴、仲丁醇、甲乙酮、順酐、環氧丁烷、醋酸、營養藥、
農藥等。特別是自20世紀70年代LLDPE工業化技術
開發成功以來,隨著LLDPE工業生產的蓬勃發展,國
內外對1-丁烯的需求與日俱增,已成為發展最快的
化工產品之壹。
劉誌剛[9]等用浸漬法制備了Cs+、K+、NH4+的SiPW12
雜多酸鹽類和SiO2負載的SiPW12雜多酸,在超臨界
條件下評價了它們對異丁烷和丁烯烷基化的催化作
用。結果表明,它們的活性和選擇性大小順序是當陽
離子數相同時,Cs+鹽>K+鹽>NH4+鹽。
(NH4)2.5H1.5SiW12O40盡管催化活性不高,但對C8產物的
選擇性達到83.48%;Cs2.5H1.5SiW12O40具有很高的催化
活性,但其對C8產物的選擇性卻只有62.47%。
1.3異構化反應
汽油的抗爆性用異辛烷值表示,直鏈烴異構化是
生產高辛烷值汽油的重要手段。C5~C6烷烴骨架異構
化旨在提高汽油總組成的辛烷值,反應受平衡限制,
低溫有利於支鏈異構化熱動力學平衡。為達到最大的
異構化油產率,C5~C6烷烴異構化應在盡可能低的溫
度和高效催化劑存在下進行。烷烴骨架異構化是典型
的酸催化反應,最近發現有較多的固體酸材料(其酸
強度高於H-絲光沸石)可用於輕質烷烴骨架異構化,
其中,最有效的有基於雜多酸(HPA)的催化材料和硫
酸化氧化鋯、鎢酸化氧化鋯(WOx-ZrO2)。
2綠色催化劑
綠色化學對催化劑也提出了相應的要求[1,2]:(1)
在無毒無害及溫和的條件下進行;(2)反應應具有高
的選擇性,人們將符合這兩點的催化劑稱之為綠色催化劑。
由於壹些雜多酸化合物表現出準液相行為,極性
分子容易通過取代雜多酸中的水分子或擴大聚合陰
離子之間的距離而進入其體相中,在某種意義上吸收
大量極性分子的雜多酸類似於壹種濃溶液,其狀態介
於固體和液體之間,使得某些反應可以在這樣的體相
內進行。作為酸催化劑,其活性中心既存在於“表相”,
也存在於“體相”,體相內所有質子均可參與反應,而
且體相內的雜多陰離子可與類似正碳離子的活性中
間體形成配合物使之穩定。雜多酸有類似於濃液的
“擬液相”,這種特性使其具有很高的催化活性,既可
以表面發生催化反應,也可以在液相中發生催化反
應。準液相形成的傾向取決於雜多酸化合物和吸收分
子的種類以及反應條件。正是這種類似於“假液體”的
性質致使雜多酸即可作均相及非均相反應,也可作相
轉移催化劑。陳誦英[10]等用二元雜多酸為催化劑,雙
氧水為氧化劑,醋酸為溶劑,催化氧化三甲基苯酚
(TMP)合成三甲基苯醌(TMBQ),這與傳統方法先用發
煙硫酸磺化TMP,然後在酸性條件下用固體氧化劑氧
化得到TMBQ相比,能減少排放大量廢水以及10 t以
上的固體廢物,且其摩爾收率可達86%,大大提高了
原子利用率。劉亞傑[11]等采用壹種性能優良的環境友
好的負載型雜多酸催化劑(HRP-24)合成二十四烷基
苯。HR-24屬於壹種大孔、細顆粒、強酸性的固體酸
催化劑,大孔和細顆粒有利於大分子烯烴的擴散,且
不容易被長鏈烯烴聚合形成的膠質堵塞孔道,而強酸
性可使催化劑在較低溫度下就具有較高的催化活性。
實驗表明,在反應溫度和壓力較低的情況下(120℃
和0.1~0.2 MPa),烯烴的轉化率和二十四烷基苯的
選擇性都接近100%。Furuta等[12]采用Pd-H3SiW12O40
催化乙烯在氧氣和水存在下氧化壹步合成了乙酸乙
酯,簡化合成工藝,與綠色化學相適應。劉秉智[13]以活
性炭負載磷鉬鎢雜多酸為催化劑,用30%雙氧水催化
氧化苯甲醇合成苯甲醛,苯甲醛收率可達74.8%。與
國內同類產品的生產工藝相比,其具有催化活性好,
反應條件溫和,生產成本低廉,催化劑可重復使用,對
設備無腐蝕性,不汙染環境,是壹種優良的新型合成
工藝路線,具有壹定的工業開發前景。
3展望
雖然綠色化工催化劑理論發展逐漸得到完善,但
大多數催化劑仍停留在實驗階段,催化劑性能不穩
定,制備過程復雜,性價比低是制約其工業化應用的
主要原因,但從長遠角度考慮,采用綠色化工催化劑
是實現生產零汙染的壹個必然趨勢。環境友好的負載
型雜多酸催化劑既能保持低溫高活性、高選擇性的優
點,又克服了酸催化反應的腐蝕和汙染問題,而且能
重復使用,體現了環保時代的催化劑發展方向。今後
的研究重點應是進壹步探明負載型雜多酸的負載機
制和催化活性的關系,進壹步解決活性成分的溶脫問
題,並進行相關的催化機理和動力學研究,為工業化
技術提供數據模型,使負載型雜多酸早日實現工業化
生產,為石油化工和精細化工等行業創造更大的經
濟、社會效益。
追問:
我只要生活中的催化劑例子啊,說那麽多壹點邊都不貼
回答:
妳的肝臟天天分泌過氧化氫酶..催化能力是氯化鐵的千倍..擺平妳新陳代謝產生的過氧化氫
妳的口水裏有大量的澱粉酶...超快加速分解澱粉..轉換成麥芽糖.
妳的胃裏有胃蛋白酶..可以把蛋白質分解成氨基酸..
...要想找例子..妳自己就是壹個大例子