淺談苯酐合成催化劑的發(fā)展

郭蕾潔

【摘要】苯酐是一種非常重要的化工原料，它能夠廣泛地用在增塑劑、涂料、樹脂和醫(yī)藥等不同的行業(yè)中。催化劑是現(xiàn)代化工生產(chǎn)中不可缺少的材料，催化反應(yīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，在各種化工產(chǎn)品的制備過程中起著非常重要的作用。本文簡(jiǎn)要闡述了催化劑的定義、分類、特點(diǎn)和催化原理等，分析了苯酐合成催化劑的制備及發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】苯酐；催化劑；催化作用；發(fā)展?fàn)顩r

一、催化劑的主要類型和特點(diǎn)

催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而在反應(yīng)中其本身的性質(zhì)與質(zhì)量并沒有發(fā)生改變，這種通過催化劑來使化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變的現(xiàn)象就叫做催化作用。在化學(xué)反應(yīng)過程中，催化劑能夠加快或者減慢化學(xué)反應(yīng)速率，加快反應(yīng)速率的催化劑叫做正催化劑，而減慢反應(yīng)速率的催化劑則稱為負(fù)催化劑，或者叫做阻催化劑。根據(jù)反應(yīng)物和催化劑的不同狀態(tài)，可以將催化分為不同的類型，包括多相催化、均相催化和酶催化等幾種。在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)速度的快慢主要取決于反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和外界條件，即對(duì)溫度與壓力的控制，以及對(duì)催化劑的合理選擇。

催化劑在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，其本身的化學(xué)性質(zhì)并不發(fā)生改變，其物理性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)的過程中可能會(huì)略有改變。催化劑不改變化學(xué)平衡狀態(tài)，它是通過改變反應(yīng)的途徑來改變達(dá)到平衡的時(shí)間的，這是因?yàn)樗⒉桓淖兎磻?yīng)始終態(tài)的反應(yīng)熱，不改變平衡常數(shù)，能夠同等程度的改變正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率。催化劑只能對(duì)熱力學(xué)上可能發(fā)生的反應(yīng)起到一定的作用，而對(duì)熱力學(xué)上不能發(fā)生的反應(yīng)則起不到任何作用。也就是說催化劑不可能改變不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。催化劑具有特殊的選擇性，在不同的化學(xué)反應(yīng)中，需要選擇不同類型的催化劑，對(duì)于同樣的化學(xué)反應(yīng)來說，如果選擇不同的催化劑，就會(huì)產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。值得注意的是只有在特定的條件下，催化劑才能表現(xiàn)出它的活性，離開那個(gè)特定的環(huán)境催化劑就會(huì)失去它的活性，或者就會(huì)發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象。一些物質(zhì)能使催化劑失去活性，例如在氮?dú)馀c氫氣的反應(yīng)中所使用的鐵催化劑，如果遇到一氧化碳?xì)怏w、二氧化碳?xì)怏w或者硫化氫氣體時(shí)，就會(huì)使催化劑發(fā)生“中毒”現(xiàn)象而失去活性。催化作用是一種非常普遍的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，一些偶然的因素甚至是某些反應(yīng)的生成物等等，都可能對(duì)化學(xué)反應(yīng)起到一定的催化作用。例如，如果把雙氧水放置在一個(gè)玻璃瓶中的話，雙氧水就會(huì)很快地產(chǎn)生分解現(xiàn)象，如果將其放置到一個(gè)塑料瓶中的話，它的分解速率就會(huì)變得非常慢，這就說明玻璃能夠催化雙氧水發(fā)生分解。

二、苯酐合成催化劑的發(fā)展

目前，苯酐是一種應(yīng)用非常廣泛的化工產(chǎn)品，我們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中就可以經(jīng)常看到苯酐的蹤影。在農(nóng)業(yè)制藥以及醫(yī)學(xué)藥劑等方面都會(huì)用到這種產(chǎn)品，目前在三大合成材料的生成中，都需要有苯酐的參與才能完成。而伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，苯酐又有了新的研究方向和使用領(lǐng)域。總之，人們對(duì)苯酐性能的探索不斷深入，對(duì)苯酐的使用也在不斷的研究中，其優(yōu)點(diǎn)被進(jìn)一步發(fā)掘和應(yīng)用出來。

國(guó)內(nèi)外催化劑的發(fā)展基本一致，大多數(shù)都經(jīng)歷了一個(gè)從鋅鉻催化劑、銅基催化劑以及非銅基催化劑，一直到液相催化劑的發(fā)展過程，邊摸索邊發(fā)展，在這個(gè)過程中，催化劑雖然經(jīng)歷了一些坎坷情況，但是最終還是取得了一個(gè)非常不錯(cuò)的成果。鋅鉻催化劑是由德國(guó)首先研制出來的，這種催化劑具有一定的局限性，其活性大都比較低，而且還有一定的毒性，另外雜質(zhì)的含量相對(duì)來說也比較多，因此，隨著工業(yè)的發(fā)展，這種催化劑已經(jīng)被淘汰。而銅基催化劑是由英國(guó)和德國(guó)先后研發(fā)出來的，這種催化劑的溫度比較高，操作壓力同樣非常小，說是一種低壓催化劑，其合成的溫度比較低，這就在一定程度上降低了對(duì)資源的消耗量，不僅活性好而且選擇性也比較高。

三、催化劑的制備技術(shù)及最新發(fā)展

1.利用浸漬法制備催化劑

利用浸漬法制備催化劑的方法非常簡(jiǎn)單，比較容易進(jìn)行操作。利用浸漬法制備催化劑又可以分為兩種不同的方法，一種是過量浸漬法，另一種是等體積浸漬法。這兩種制備方法有一定的區(qū)別，主要在于載體體積與浸漬液體積的不同。采用過量浸漬法時(shí)，浸漬液體積必須比載體的體積大，而采用等體積浸漬法時(shí)，二者的體積應(yīng)該是一樣的，其中的等體積浸漬法用得更為多一些，因?yàn)檫@種方法更加簡(jiǎn)單，操作比較容易。但是，其缺點(diǎn)是在制備的過程中，會(huì)產(chǎn)生一些廢氣，這就必然會(huì)造成一定的空氣污染，另外，在干燥的過程中，其活性成分可能會(huì)移位。近年來，通過不斷地研究和改進(jìn)，這種浸漬法得到了很好的發(fā)展。例如，當(dāng)利用浸漬法來制備催化劑時(shí)，如果在其中加入有機(jī)助劑的話，就可以對(duì)催化劑中的加氫活性產(chǎn)生很大的影響。通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，在加入有機(jī)助劑的時(shí)候，催化劑中的加氫活性就會(huì)得到很大的提高。例如，在Co-Mo/Al2O3催化劑的制備過程中，如果加入環(huán)己二胺四乙酸，其活性就能夠提高百分之七十左右。

2.利用沉淀法制備催化劑

其主要過程是將金屬鹽水溶液放入攪拌罐中變?yōu)楣腆w沉淀，然后通過洗滌過程、過濾過程、干燥過程以及煅燒過程等制成催化劑的方法。目前，更為先進(jìn)的均勻沉淀法和超均勻沉淀法等已經(jīng)被發(fā)明出來了。例如，用這種方法制備Y-Al2O，其用途廣泛而且穩(wěn)定非常好，以此被廣泛地應(yīng)用于載體。在60攝氏度的溫水中，對(duì)工業(yè)硫酸產(chǎn)品的粉碎體進(jìn)行溶解，從而形成密度為1.21至1.23左右的AI2（SO4）3溶液，然后再另外配置百分之二十左右的碳酸鈉溶液，分別加熱達(dá)到50至60攝氏度，然后將其進(jìn)行充分混合，其PH值控制在5左右，經(jīng)過攪拌后形成氫氧化鋁沉淀物，然后對(duì)沉淀物和沉淀液進(jìn)行分離處理，將沉淀物洗凈后放在溫度大約為60攝氏度的氨水中，目的是進(jìn)行陳化處理，經(jīng)過反復(fù)洗滌以及沉淀處理之后，將沉淀物置于100攝氏度左右的環(huán)境中，做干燥處理，然后在500攝氏度的溫度條件下進(jìn)行大約六個(gè)小時(shí)的焙燒，從而得到Y(jié)-Al2O？催化劑。

通過對(duì)沉淀法的長(zhǎng)期研究，目前，行業(yè)專家已經(jīng)提出了更先進(jìn)的水熱沉淀法制備催化劑，該方法將水熱法與沉淀法結(jié)合起來，是在密封高壓的環(huán)境中以水為溶劑兼?zhèn)涓邏好浇椋缓笸ㄟ^化學(xué)反應(yīng)生成沉淀的方法。目前，用水熱沉淀法制備催化劑最典型的例子就是制備W/Al2O3催化劑，即在水熱環(huán)境中利用Na2WO4·2H2O和鹽酸相互沉淀然后將WO3負(fù)載在Al2O3上，在這個(gè)過程中加入CATBr來防止WO3顆粒聚集，這樣就可以制備出高性能的W/Al2O3催化劑，通過對(duì)水熱沉淀法制備的W/Al2O3催化劑和采用傳統(tǒng)的浸漬法制備的W/Al2O3催化劑性能的比較，發(fā)現(xiàn)利用水熱沉淀法可以進(jìn)一步提高WO3的分散度。

四、結(jié)語

目前，隨著化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，催化劑制備技術(shù)的更新也變得越來越快，短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)越來越多的不同催化劑的制備技術(shù)，除了本文中所描述的一些方法外，當(dāng)前還有很多新型催化劑制備技術(shù)。不少在催化劑研究方面的專家學(xué)者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以單獨(dú)使用傳統(tǒng)的催化劑制備技術(shù)制備催化劑，還可以將這些技術(shù)結(jié)合起來運(yùn)用，進(jìn)行催化劑的制備。例如，可以將超臨界技術(shù)與浸漬法相結(jié)合，以此來制備CuO/AI2O3催化劑。今后，隨著我國(guó)化工業(yè)的發(fā)展，我們相信還會(huì)有更多新的催化劑制備技術(shù)和方法被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王公民. 催化劑的制備方法和成型探討[J]. 硅谷，2012，23：117+116.