Межфазный катализ

редактировать

В химии, межфазный катализ (PBC) является типом гетерогенной каталитической системы, которая облегчает химическую реакцию конкретного химического компонента в несмешивающейся фазе, чтобы реагировать на каталитическом активном центре, расположенном на границе раздела фаз. Химический компонент растворим в одной фазе, но не растворим в другой. катализатор для PBC был разработан, в котором внешняя часть цеолита является гидрофобной, а внутренняя часть обычно гидрофильной, несмотря на полярная природа некоторых реагентов. В этом смысле среда в этой системе близка к среде фермента . Основное различие между этой системой и ферментом заключается в гибкости решетки. Решетка цеолита жесткая, тогда как фермент гибкий.

Содержание

  • 1 Дизайн межфазного катализатора
  • 2 Процесс синтеза
  • 3 Межфазный катализатор Януса
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки

Дизайн межфазного катализатора

Схематическое изображение преимущества межфазного катализа по сравнению с традиционной каталитической системой. Схематическое изображение каталитического действия межфазного катализа по сравнению с традиционной каталитической системой. Схематическое изображение синтеза межфазного катализатора.

Межфазные каталитические системы (PBC) можно сравнить с обычными каталитическими системами. PBC в первую очередь применим к реакциям на границе раздела водной и органической фаз. В этих случаях необходим подход, такой как PBC, из-за несмешиваемости водных фаз с большей частью органического субстрата. В PBC катализатор действует на границе водной и органической фаз. Реакционная среда систем межфазного катализа для каталитической реакции несмешивающихся водной и органической фаз состоит из трех фаз; органическая жидкая фаза, содержащая большую часть субстрата, водная жидкая фаза, содержащая большую часть субстрата в водной фазе, и твердый катализатор.

В случае обычной каталитической системы;

  • При интенсивном перемешивании реакционной смеси получается явно гомогенная эмульсия, которая очень быстро разделяется на две жидкие фазы, когда перемешивание прекращается. Сегрегация происходит за счет образования органических пузырьков в эмульсии, которые движутся вниз с образованием водной фазы, что указывает на то, что эмульсия состоит из диспергированных частиц водной фазы в органической фазе.
  • Из-за условий трехфазной реакции, в целом реакция между водной фазой и субстратом органической фазы на твердом катализаторе требует различных процессов переноса. Включаются следующие этапы:
    1. перенос водной фазы из органической фазы на внешнюю поверхность твердого катализатора;
    2. перенос водной фазы внутри объема пор твердого катализатора;
    3. перенос субстрата из водной фазы в межфазную фазу между водной и органической фазами
    4. перенос субстрата из межфазной фазы в водную фазу;
    5. смешивание и диффузия субстрата в водной фазе ;
    6. перенос субстрата из водной фазы на внешнюю поверхность твердого катализатора;
    7. перенос субстрата внутри объема пор твердого катализатора;
    8. каталитическая реакция (адсорбция, химическая реакция и десорбция ).

В некоторых системах без интенсивного перемешивания реакционная способность катализатора не наблюдается в обычной каталитической системе. Перемешивание и массоперенос от преобразование органической фазы в водную и наоборот требуется для обычной каталитической системы. И наоборот, в PBC перемешивание не требуется, потому что массоперенос не является этапом, определяющим скорость в этой каталитической системе. Уже продемонстрировано, что эта система работает для эпоксидирования алкенов без перемешивания или добавления сорастворителя для переноса жидкой фазы. Активный центр, расположенный на внешней поверхности частицы цеолита, был преимущественно эффективным для наблюдаемой каталитической системы на границе раздела фаз.

Процесс синтеза

Модифицированный цеолит, внешняя поверхность которого была частично покрыта алкилсиланом., называемый межфазным катализатором, был приготовлен в два этапа. Сначала диоксид титана из изопропоксида титана пропитывали порошком цеолита NaY с получением образца W-Ti-NaY. На втором этапе алкисиланом из н-октадецилтрихлорсилана (OTS) импрегнировали порошок W-Ti-NaY, содержащий воду. Из-за гидрофильности поверхности w-Ti-NaY добавление небольшого количества воды приводило к агрегации из-за капиллярной силы воды между частицами. В этих условиях ожидается, что только внешняя поверхность агрегатов, контактирующая с органической фазой, может быть модифицирована OTS, и действительно, почти все частицы располагались на границе раздела фаз при добавлении к несмешивающемуся водно-органическому растворителю ( W / O) смесь. Частично модифицированный образец обозначен как w / o-Ti-NaY. Полностью модифицированный Ti-NaY (о-Ti-NaY), полученный без добавления воды на вышеупомянутой второй стадии, легко суспендируется в органическом растворителе, как и ожидалось.

Межфазный катализатор Янус

Межфазный катализатор Янус - это новое поколение гетерогенных катализаторов, которые способны проводить органические реакции на границе раздела двух фаз посредством образования эмульсии Пикеринга.

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-01 11:55:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте