Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из Фазово-Граничного Катализа )
Перейти к навигации Перейти к поиску

В химии , активная каталитическая фаза (РВС) представляет собой тип гетерогенной каталитической системы , которая облегчает химическую реакцию конкретного химического компонента в несмешивающейся фазе , чтобы реагировать на каталитический активном участке , расположенном на границе раздела фаз . Химический компонент растворим в одной фазе, но не растворим в другой. Катализатор для КПБА был разработан , в котором внешняя часть цеолита является гидрофобной , внутренне это обычно гидрофильным , несмотря на полярную природу некоторых реагентов. [1] [2] [3] [4] [5]В этом смысле среда в этой системе близка к среде фермента . Основное различие между этой системой и ферментом - гибкость решетки. Решетка цеолита жесткая, а фермент гибкий.

Конструкция межфазного катализатора [ править ]

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

Межфазные каталитические системы (PBC) можно противопоставить обычным каталитическим системам. PBC в первую очередь применим к реакциям на границе водной и органической фаз. В этих случаях необходим подход, такой как PBC, из-за несмешиваемости водных фаз с большинством органических субстратов. В PBC катализатор действует на границе между водной и органической фазами. Реакционная среда систем межфазного катализа для каталитической реакции несмешивающихся водной и органической фаз состоит из трех фаз; жидкая органическая фаза, содержащая большую часть субстрата, водная жидкая фаза, содержащая большую часть субстрата в водной фазе, и твердый катализатор.

В случае обычной каталитической системы;

  • Когда реакционная смесь интенсивно перемешивается, 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 трехфазных реакций общая реакция между водной фазой и субстратами органической фазы на твердом катализаторе требует различных процессов переноса. Это следующие шаги:
    1. перенос водной фазы из органической фазы на внешнюю поверхность твердого катализатора;
    2. перенос водной фазы внутри порового объема твердого катализатора;
    3. перенос субстрата из водной фазы в границу раздела между водной и органической фазами
    4. перенос субстрата из межфазной фазы в водную фазу;
    5. перемешивание и диффузия субстрата в водной фазе;
    6. перенос субстрата из водной фазы на внешнюю поверхность твердого катализатора;
    7. перенос субстрата внутрь порового объема твердого катализатора;
    8. каталитическая реакция ( адсорбция , химическая реакция и десорбция ).

В некоторых системах без интенсивного перемешивания в обычной каталитической системе не наблюдается реакционной способности катализатора. [1] [2] [3] [4] [5] Перемешивание и массоперенос из органической фазы в водную и наоборот необходимы для обычной каталитической системы. Напротив, 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 в жидкую. [1] [2] [3] Активный центр, расположенный на внешней поверхности цеолитной частицы, был преимущественно эффективным для наблюдаемой каталитической системы на границе раздела фаз. [4] [6]

Процесс синтеза [ править ]

Модифицированный цеолит, внешняя поверхность которого частично была покрыта алкилсиланом, называемый катализатором межфазной границы, был приготовлен в два этапа. [1] [2] [3] [4] [5]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 привело 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 обозначается как w / o-Ti-NaY. Полностью модифицированный Ti-NaY (о-Ti-NaY), полученный без добавления воды на вышеуказанной второй стадии,легко суспендируется в органическом растворителе, как и ожидалось.

Межфазный катализатор Януса [ править ]

Межфазный катализатор Янус - это новое поколение гетерогенных катализаторов, способных проводить органические реакции на границе раздела двух фаз за счет образования эмульсии Пикеринга. [7]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Х. Нур, С. Икеда и Б. Охтани, Межфазный катализ: новый подход в эпоксидировании алкена перекисью водорода цеолитом, загруженным оксидом титана, покрытым алкилсиланом , Chemical Communications , 2000, 2235 - 2236. Резюме.
  2. ^ Х. Нур, С. Икеда и Б. Охтани, Фазовый катализ эпоксидирования алкена водным раствором пероксида водорода с использованием амфифильных цеолитных частиц, загруженных оксидом титана , Journal of Catalysis , 2001, (204) 402-408. Резюме
  3. ^ С. Икеда, Х. Нур, Т. Савадаиси, К. Иджиро, М. Шимомура, Б. Отани, Прямое наблюдение бимодальных амфифильных поверхностных структур цеолитных частиц для нового катализа на границе жидкость-жидкость , Langmuir , 2001, ( 17) 7976 - 7979. Аннотация.
  4. ^ Х. Нур, С. Икеда и Б. Отани, Межфазные катализаторы для реакций, катализируемых кислотой: роль бимодальной амфифильной структуры и расположение активных центров , Журнал Бразильского химического общества , 2004 г., (15) 719-724 - 2236. Бумага
  5. ^ Х. Нур, С. Икеда и Б. Охтани, Амфифильные частицы цеолита NaY, загруженные ниобиевой кислотой: материалы с приложениями для катализа в несмешивающейся системе жидкость-жидкость , Письма о кинетике реакций и катализе [ мертвая ссылка ] , 2004, (17) 255 - 261. Аннотация.
  6. ^ С. Икеда, Х. Нур, П. Ву, Т. Тацуми и Б. Отани, Влияние местоположения активного центра титана на активность частицы катализатора на границе раздела фаз для эпоксидирования алкена водным пероксидом водорода , Исследования в области науки о поверхности и катализа, архив 2006 г. -12-01 в Wayback Machine , 2003 г., (145) 251–254.
  7. ^ М. Vafaeezadeh, WR Thiel (2020). «Межфазные катализаторы Януса для межфазных органических реакций». J. Mol. Liq . 315 : 113735. дои : 10.1016 / j.molliq.2020.113735 .