沸石催化劑是什么?
作者:訪客發布時間:2021-07-05分類:催化劑及助劑瀏覽:76
沸石催化劑,又稱分子篩催化劑(zeolite catalyst;molecular sieve catalyst),是一種催化劑,可用于酸堿催化反應,解決了酚類化合物傳統制備工藝高能耗、高污染、收率低等問題。
這種高活性催化劑在芳環羥基化反應中具有極高效率,有望實現苯酚等酚類化合物的工業化規模生產,顯示出重要的潛在工業應用前景。同時,這種催化劑的創新制備方法還具有廣泛的普適性,能夠進一步構筑出含有不同金屬(如含鐵、銅、錳等元素)的沸石分子篩,制備出高效的多相催化劑,有望實現其他種類化學品的綠色生產。
酚類化合物(如苯酚和甲酚等)是一類用途廣泛、用量巨大的化學品,可用于制備殺蟲劑、農藥、塑料、染料、藥物、聚合物等等。但這些酚類化合物的工業生產往往是高能耗和高污染的過程,而且傳統生產工藝存在過度氧化、反應步驟繁瑣、收率低、副產物多等問題。為解決上述問題,課題組自主開發了沸石分子篩催化劑,并采用雙氧水等清潔氧源,通過環境友好的苯羥基化反應實現酚類化合物的高效制備。
苯是惰性底物,而產物苯酚比底物苯更活潑,以往傳統方法制備苯酚時,在產生苯酚的過程中,還會繼續對苯酚氧化,從而發生一系列嚴重副反應,并產生一些不良副產物。且傳統催化劑的利用率不高,反應時間也長達十至數十個小時,難以滿足工業催化的需求。王軍課題組采用創新方法,制備一種含釩、硅、氧三種元素的沸石分子篩催化劑,用于苯與雙氧水發生的化學反應中,生成苯酚等酚類物質。
這一新型催化劑的應用,使雙氧水與苯反應產生苯酚時,不會再與比較活潑的苯酚發生不良副反應、產生不良副產物,而是讓雙氧水定向只與苯發生反應,直接一步制備出苯酚,獲得純苯酚的收率極高,苯酚收率和雙氧水利用率均達30%以上;反應過程中只產生水,沒有其他廢棄物。
此外,這種新型催化劑并非由五價變為四價產生自由基引發反應,而是在反應中不需變價,即可經歷一個非自由基的快速反應生成酚類,從而大幅縮短反應時間,極大提高獲得苯酚的效率。
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