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催化剂及其催化作用概述
固体酸碱定义（三种）
S.AArrhenius(阿累尼乌斯)酸碱
Ø
(1)能在水溶液中给予出质子(H)的物质
+
称为酸。
(2)能在水溶液中给出羟基离子(OH)的物
-
质为碱称。
J.N.Bronsted对酸碱定义（B酸碱）
Ø
(1)凡是能给出质子的物质称为酸
(2)凡是能接受质子的物质称为碱
G.N.Lewis定义（L酸碱）
Ø
(1)所谓酸，乃是电子对的受体。如BF3
(2)所谓碱，则是电子对的供体。如NH3
另外在酸碱定义进一步拓展为
R.S.Mulliken引入了电荷转移的概念
R.G.Rearson引入了软硬酸的概念
Ø
我们主要讨论B酸碱和L酸碱
Ø
酸碱通式
Ø金属氧化物表面的金属离子是L酸，氧负离子
是L碱。金属离子的电负性越大，则金属离子
的酸性越强。
Ø
金属氧化物的碱性也可以同电负性相关联,但
由于金属氧化物表面往往含有羟基这时的酸
碱性由M-OH中M-O的键本质决定.若M-O键强,
则解离出H,显酸性,反之,若M-O键弱,则解离
出OH,显碱性。
-
+
酸碱的产生的原因
酸碱的产生的原因是由金属离子或
氧离子电负性不同产生的局部电荷
引起的
Ø
固体酸碱催化剂的种类与应用
固体酸碱催化剂分类(参见书P29)
Ø
主要有以下几种：天然的、浸渍的，离子
交换树脂，金属氧化物硫化物，金属盐
类，合成复合氧化物。
Ø
应用（催化反应）：
脱水，水合，聚合，裂解，烷基化，歧化，
异构化，脱烷基等等。
固体酸碱的结构特点与酸碱性
固体酸碱的结构特点
一般为典型固体酸碱是绝缘体，离子键，
Ø
表面酸碱性不均匀。但从广义上讲大多
数金属氧化物以及由它们组成的混合和
复合氧化物都具有酸碱性。
使用时应注意：温度和水含量（对酸碱
性影响。（特别对B酸碱的影响）
Ø
酸碱性产生的原因：局部电荷不平衡
Ø
AlO表面的脱水过程
3
2
a中氧离子具有碱性，b中的Al具有L酸性
:代表Al
混合氧化物固体酸和固体碱
4/4-2/3=1/3正电荷过剩为L酸，若负
电荷过剩为B酸。
酸碱性的测定与酸碱性调节
酸型（L，B）鉴定：
Ø
吡啶吸附后红外光谱会出现特征峰
在红外光谱～1550cm-1处有一特征峰，B
型酸。
相反，如和L-酸配位，将得到一种配位化
合物
这时在～1450cm-1处有一特征峰
也可以利用紫外-可见光谱来测酸型。
这时应采用带共轭体系的吸着分子，如蒽，
芘，三苯甲烷等。
SiO2表面酸性
从图可以看出吡啶在SiO上的吸附只是物理吸附。
2
150℃抽真空后,几乎全部脱附,进一步表明纯SiO上没
2
有酸性中心.
Al2O3表面酸性
AlO表面只有L酸中心(1450cm-1),看
23
不到B酸中心。
SiO2-Al2O3表面酸性
从图吡啶吸附在SiO-AlO表面上的红外光谱。
2
23
在200℃抽真空后于1600～1450cm-1范围内出现
1540cm-1表面除存在L酸部位外,尚存在B酸部位。
HY沸石表面酸性
从图中看到,400℃脱水后HY沸石出现三个羟基峰3744、3635、3545cm-1
吡啶吸附再经150℃抽真空后1540cm-1(B)和1450cm-1(L)经过420℃抽空
后,B酸中心上吸附的吡啶(1540cm-1)和L酸中心上吸附的吡啶仍十分强。并
且3635cm-1羟基峰也未能恢复。表明HY沸石表面3635cm-1峰的羟基是非常
强的B酸中心。同时HY沸石表面的L酸中心也是强酸中心。
固体酸的强度和酸量
酸强度是指给出质子的能力（B酸强度）
Ø
或接受电子对的能力（L酸强度）用函数
H表示
0
HPk+㏒[B][BH]
+
a
a/
Ø
Ø
a
0=
测试方法：正丁胺指示剂滴定法测是总
酸度和酸强度
气态碱吸附脱附法（NH，吡啶等）--
Ø
3
程序升温脱附法（TPD）脱附温度越高
酸强度越强。
酸量：固体酸表面的酸量，通常用单位
重量或者单位表面积上酸位的毫摩尔数
来表示。（mmol/wt，mmol/m）2
Ø
Ø
固体碱强度与碱量
碱强度：定义为表面吸附的酸转成为共
轭碱的能力，或给出电子对的能力。
碱量：碱中心的浓度，
Ø
Ø
测定方法用气态酸性吸附质，如苯酚，
氧化氮等
酸位酸强与催化作用关系
（1）大多数酸催化与B酸位有关。
如异构化，苯类歧化，脱烷基化等。
Ø
（2）有些反应需L酸位。
如有机物的乙酰化反应及涉及π重组。
Ø
（3）有的反应需要强B酸作用下才能发
生。如烷基芳烃的歧化等。
Ø
（4）有的反应需要L酸，B酸同时存在
而
且有协同效应才行。
Ø
酸强不同有不同的催化活性进而影响选
择性。特定
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