Phản ứng xúc tác dị thể 3

Giáo trình này trình bày những kiến thức cơ bản của lĩnh vực xúc tác dị thể.

Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ: Đặc trưng: có di chuyển proton hình thành liên kết cho nhậän Xúc tác: axit-bazơ Sản phẩm trung gian: ion cacbony (xúc tác axit) / ion cacbonyl (xúc tác bazơ) Ví dụ: phản ứng cracking hydrocacbon bằ b èng aluminosilicat, h d t h ùa, l i ili t hydrat hoù dehydrat hóa, thủy phân, đồng phân hoa, trùng hơp v.v… hóa trung hợp, v v Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ: Xú tá bazơ khô X ùc t ùc b kh âng cóù vai t ø quan i trò trọng nghiên cứu Xúc tác axit loại xúc tác quan trọ côâng nghiệäp t ng t hi Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ Theo quan điểåm thuyếát phức chấát hoạt động: bề mặt xúc tác rắn tồn tại: trung tam a it kiể tr ng tâm axit kieu Bronsted (xuc tac proton) ( ùc tác trung tâm axit Lewis (xúc tác aproton) Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ Các cation nằm phía mạng tinh thể trung tâm axit Lewis anion trung tâm bazơ Lewis la tam anion chứa hydro phân ly cho proton - trung taâm axit y p g Bronsted Nước hấp phụ trung tâm axit Lewis phân ly cho trung taâm axit Bronsted B t d Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Độ axit Axit rắn thường có độ oxy hóa không đổi Độ axit phụ thuộc vào chất nguyên tố thành phầàn củûa chấát rắén Phương pháp xác định độ axit (nồng độ tâm axit, lựïc axit trung tâm): g ) Chuẩn độ (trong nước, dung dịch không nước với chất thị khác nhau) Hấp phụï giải hấp phụï (đầu độäc, sắc ký khí) p g p ( y ) Phương pháp vật lý (hồng ngoại, tử ngoại, phổ vô tuyến, trao đổi đồng vị …) Mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng nên cần dùng đồng thời nhiều phương pháp để kết hợp, bổ sung cho Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Một số chế xúc tác axit-bazơ axitCơ chế proton hóa: hình thành ion cacbony từ olefin ion hydrua (H-) hình thành ion cacbony từ parafin (không thuận lợi mặt nhiệt động) Xúc tác làm bền vững hệ R+ H– nhờ trung tâm proton va aproton (Bronsted vaø Lewis) vaø va Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Tạïo ion cacbony = trung tâm proton (Bronsted) y g p ( ) Ví dụ: Khi có trung taâm proton tham gia: Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM ankan proton hóa theo che co the hoa chế , ion không ben bền vững olefin ion cacbony Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Taïïo ion cacbony = trung taâm aproton (Lewis) y g p ( ) Trung tâm aproton nguyên tử nằm bề mặt chất xúc tác rắn chưa bão hòa phối trí Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Tạo ion cacbony = olefin khơi mào olefin làm cho dễ dàng hình thành ion cacbony Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony hình thành (mà sang [H+]s) Phản ứng tiếp tục xảy không cần olefin khơi mào Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM •theo chế aproton olefin khơi mào sau: Tiếp theo, chuyển hydrua từ ankan sang ion cacbony , y y g y hình thành Phan ưng tiep tục xảy khong can Phản ứng tiếp tuc xay không cần olefin khơi mào mao Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM hai chế đươc xem đáng che tren la tin cậy có chế khác Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Biến đổi ion cacbony, tùy theo độ bền, di th å diễãn theo cáùc hướng chủû yếáu sau: th h (a), (b), (a) (b) (c), (d): taïo tao ion cacbony mơi Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM ...Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ: Xú tá bazơ khô X ùc t ùc b kh âng cóù vai t ø quan i trò trọng nghiên cứu Xúc tác axit loại xúc tác quan trọ côâng nghiệäp... tac proton) ( ùc tác trung tâm axit Lewis (xúc tác aproton) Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Cơ chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ Các cation nằm phía mạng tinh thể trung tâm axit... ng t hi Trần Mai Phương – ĐHBK.HCM Cô chế phản ứng xúc tác dị thể Mô hình 2: Phản ứng axit-bazơ Theo quan điểåm thuyếát phức chấát hoạt động: bề mặt xúc tác rắn tồn tại: trung tam a it kiể tr ng