杂多酸催化剂应用性研究进展
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２０１１年 ３９卷第 ６期
广 州化 工
·７·
杂 多 酸 催 化 剂 应 用 性 研 究 进 展 木
陈佳 明 ，庞 博 ，盖 红辉
（黑 河 学院理化 系 ，黑龙 江 黑河 １６４３００）
摘 要 ：杂多酸作为一种多功能 的新 型催 化剂 ，在很多领域被广泛应用 。本 文对 杂多酸的特征进行 了简要介绍 ，重点 介绍 了杂 多酸作 为催化剂在酯 化 、酯交换 、烷基化和缩合等类型 的反应 中的应 用 ，并对杂多酸催化剂的应用前景进行了展望。同时对杂多酸在 作 为 电解 质 的应 用 进 行 了 阐述 。
杂 多 酸之 所 以成 为 性 能 优 异 的 催 化 材 料 ，是 因 为 它 具 备 传 统催 化 剂 所 不 具 备 的优 秀 特 性 ，概 况 起 来 有 以下 ５个 方 面 ：
（１）具 有 确 定 的 结 构 ，Ｋｅｇｇｉｎ结 构 和 Ｄａｗｓｏｎ结 构 等 。 在 这 些 结 构 中 ，构 成 杂 多 阴 离 子 的 基 本 结 构 单 元 为 含 氧 四 面 体 和 八 面体 。有 利 于 在 分 子或 原子 水 平 上设 计 与 合 成 催 化 剂 ；
１ 杂 多 酸 催 化 剂 的 特 性
２ 杂 多 酸 催 化 剂 的 应 用 研 究
多 酸化 学 至 今 已有 一 百 多 年 的 历 史 ，它 是 无 机 化 学 中 的 一 个 重要 的研 究领 域 。 早 期 的 多 酸 化 学 认 为 无 机 含 氧 酸 （如 硫 酸 、磷 酸 、钨 酸 、钼酸 等 ）经 缩 合 可形 成 缩 合 酸 。 由不 同 种 类 的含 氧 酸 根 离子缩合形成的叫杂多阴离子（如 ｗｏ：一＋Ｐ０ 一Ｐｗ ０ ），其 酸 叫 杂 多 酸 （Ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ Ａｃｉｄ，简 写 为 ＨＰＡ）… ，是 强 度 均 匀 的质 子 酸 ，并 有 氧 化 还 原 的能 力 。
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄｓ， ａ ｍｕｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｎｅｗ ｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｗｅｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ａｒｅａｓ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ａｓ ａ ｃａｔａｌｙｓｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆ ｉ— ｃａｔｉｏｎ，ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ， ａ ｆｕｔｕｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄｓ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｅｄ．
关键 词 ：杂多酸；催化；特性
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｈ ｅｔｅｒｏｐｏｌｙ Ａｃｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ
源自文库ＣＨＥＮ Ｊｉａ—Ｍｉｎｇ，ＰＡＮＧ Ｂｏ，ＧＡＩ Ｈｏｎｇ —ｈｕｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｉｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｅｉｈｅ １６４３００，Ｃｈｉｎａ）
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ； ｋａｔａｌｙｚｅ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
杂 多 酸是 由 不 同 的 含 氧 酸 缩 合 而 制 得 的 缩 合 含 氧 酸 的 总 称 ，是 强 度 均 匀 的 质 子 酸 。具 有 很 高 的 催 化 活 性 ，它 不 但 具 有 酸 性 ，而 且具 有 氧 化 还 原 性 ，是 一 种 多 功 能 的 新 型 催 化 剂 ，杂 多 酸 稳 定 性 好 ，可作 均 相 及 非 均 相 反 应 剂 ，甚 至 可 作 相 转 移 催 化 剂 ， 对 环 境 无 污染 ，是 一 类 大 有 前 途 的绿 色 催 化 剂 ，它 可用 作 以 芳 烃 烷 基 化 和 脱 烷 基 反 应 、酯 化 反 应 、脱 水／化 合 反 应 、氧 化 还 原 反 应 以及 开 环 、缩 合 、加 成 和 醚 化 反 应 等 。 与 传 统 催 化 剂 相 比 ，它 具 有 确 定 的 内部 结 构 、独 特 的 假 液 相 反 应 场 ，在 极 性 溶 液 中有 良好 的溶 解 性 等 优 点 。在 有 机 催 化 反 应 中 ，杂 多 化 合 物 显 示 出 较 高 催 化 活 性 和 选 择 性 。 由于 其 在 反 应 中 对 设 备 的 腐 蚀 性 低 、反 应 条 件 温 和 ，因此 近年 来 受 到广 泛关 注 。
（２）通 常溶 于极 性 溶 剂 ，可 用 于 均相 或非 均相 催 化 体 系 ； （３）同 时具 有 酸性 和 氧 化 性 ，可 作 为 酸 、氧 化 或 双 功 能 催 化 剂 。在 不 改 变 杂 多 阴离 子 结 构 的条 件 下 ，通 过 选 择 组 成 元 素 （配 位 原 子 、中 心 原 子 及 反荷 离 子 等 ），催 化 性 能 可 系统 地 调 控 ； （４）独 特 的反 应 场 ，在 固 相 催 化 反 应 中 ，极 性 分 子 可 进 入 催 化 剂 体 相 ，具 有 使 整 个体 相 成 为反 应 场 的 “假 液 相 ”行 为 ； （５）杂 多 阴离 子 的软 性 ，杂 多 阴 离 子 属 软 碱 ，作 为 金 属 离 子 或 有 机 金 属 等 的配 体 ，具 有 独 特 的 配 位 能 力 。 而 且 ，可 使 反 应 中 间 产 物 稳 定 化 。 由于 杂 多 酸 作 催 化 剂 的优 点 是 活 性 高 ，选 择 性 优 秀 ，腐 蚀 轻 微 ，反 应 条 件 温 和 ，得 到 各 国学 者 的 重 视 ，研 究 ＿ Ｔ作 十 分 活 跃 … 。
广 州化 工
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杂 多 酸 催 化 剂 应 用 性 研 究 进 展 木
陈佳 明 ，庞 博 ，盖 红辉
（黑 河 学院理化 系 ，黑龙 江 黑河 １６４３００）
摘 要 ：杂多酸作为一种多功能 的新 型催 化剂 ，在很多领域被广泛应用 。本 文对 杂多酸的特征进行 了简要介绍 ，重点 介绍 了杂 多酸作 为催化剂在酯 化 、酯交换 、烷基化和缩合等类型 的反应 中的应 用 ，并对杂多酸催化剂的应用前景进行了展望。同时对杂多酸在 作 为 电解 质 的应 用 进 行 了 阐述 。
杂 多 酸之 所 以成 为 性 能 优 异 的 催 化 材 料 ，是 因 为 它 具 备 传 统催 化 剂 所 不 具 备 的优 秀 特 性 ，概 况 起 来 有 以下 ５个 方 面 ：
（１）具 有 确 定 的 结 构 ，Ｋｅｇｇｉｎ结 构 和 Ｄａｗｓｏｎ结 构 等 。 在 这 些 结 构 中 ，构 成 杂 多 阴 离 子 的 基 本 结 构 单 元 为 含 氧 四 面 体 和 八 面体 。有 利 于 在 分 子或 原子 水 平 上设 计 与 合 成 催 化 剂 ；
１ 杂 多 酸 催 化 剂 的 特 性
２ 杂 多 酸 催 化 剂 的 应 用 研 究
多 酸化 学 至 今 已有 一 百 多 年 的 历 史 ，它 是 无 机 化 学 中 的 一 个 重要 的研 究领 域 。 早 期 的 多 酸 化 学 认 为 无 机 含 氧 酸 （如 硫 酸 、磷 酸 、钨 酸 、钼酸 等 ）经 缩 合 可形 成 缩 合 酸 。 由不 同 种 类 的含 氧 酸 根 离子缩合形成的叫杂多阴离子（如 ｗｏ：一＋Ｐ０ 一Ｐｗ ０ ），其 酸 叫 杂 多 酸 （Ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ Ａｃｉｄ，简 写 为 ＨＰＡ）… ，是 强 度 均 匀 的质 子 酸 ，并 有 氧 化 还 原 的能 力 。
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄｓ， ａ ｍｕｈｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｎｅｗ ｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｗｅｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ａｒｅａｓ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ａｓ ａ ｃａｔａｌｙｓｔ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆ ｉ— ｃａｔｉｏｎ，ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ， ａ ｆｕｔｕｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄｓ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ ａｓ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｅｄ．
关键 词 ：杂多酸；催化；特性
Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｈ ｅｔｅｒｏｐｏｌｙ Ａｃｉｄ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ
源自文库ＣＨＥＮ Ｊｉａ—Ｍｉｎｇ，ＰＡＮＧ Ｂｏ，ＧＡＩ Ｈｏｎｇ —ｈｕｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｉｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｅｉｈｅ １６４３００，Ｃｈｉｎａ）
Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙ ａｃｉｄ； ｋａｔａｌｙｚｅ； ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
杂 多 酸是 由 不 同 的 含 氧 酸 缩 合 而 制 得 的 缩 合 含 氧 酸 的 总 称 ，是 强 度 均 匀 的 质 子 酸 。具 有 很 高 的 催 化 活 性 ，它 不 但 具 有 酸 性 ，而 且具 有 氧 化 还 原 性 ，是 一 种 多 功 能 的 新 型 催 化 剂 ，杂 多 酸 稳 定 性 好 ，可作 均 相 及 非 均 相 反 应 剂 ，甚 至 可 作 相 转 移 催 化 剂 ， 对 环 境 无 污染 ，是 一 类 大 有 前 途 的绿 色 催 化 剂 ，它 可用 作 以 芳 烃 烷 基 化 和 脱 烷 基 反 应 、酯 化 反 应 、脱 水／化 合 反 应 、氧 化 还 原 反 应 以及 开 环 、缩 合 、加 成 和 醚 化 反 应 等 。 与 传 统 催 化 剂 相 比 ，它 具 有 确 定 的 内部 结 构 、独 特 的 假 液 相 反 应 场 ，在 极 性 溶 液 中有 良好 的溶 解 性 等 优 点 。在 有 机 催 化 反 应 中 ，杂 多 化 合 物 显 示 出 较 高 催 化 活 性 和 选 择 性 。 由于 其 在 反 应 中 对 设 备 的 腐 蚀 性 低 、反 应 条 件 温 和 ，因此 近年 来 受 到广 泛关 注 。
（２）通 常溶 于极 性 溶 剂 ，可 用 于 均相 或非 均相 催 化 体 系 ； （３）同 时具 有 酸性 和 氧 化 性 ，可 作 为 酸 、氧 化 或 双 功 能 催 化 剂 。在 不 改 变 杂 多 阴离 子 结 构 的条 件 下 ，通 过 选 择 组 成 元 素 （配 位 原 子 、中 心 原 子 及 反荷 离 子 等 ），催 化 性 能 可 系统 地 调 控 ； （４）独 特 的反 应 场 ，在 固 相 催 化 反 应 中 ，极 性 分 子 可 进 入 催 化 剂 体 相 ，具 有 使 整 个体 相 成 为反 应 场 的 “假 液 相 ”行 为 ； （５）杂 多 阴离 子 的软 性 ，杂 多 阴 离 子 属 软 碱 ，作 为 金 属 离 子 或 有 机 金 属 等 的配 体 ，具 有 独 特 的 配 位 能 力 。 而 且 ，可 使 反 应 中 间 产 物 稳 定 化 。 由于 杂 多 酸 作 催 化 剂 的优 点 是 活 性 高 ，选 择 性 优 秀 ，腐 蚀 轻 微 ，反 应 条 件 温 和 ，得 到 各 国学 者 的 重 视 ，研 究 ＿ Ｔ作 十 分 活 跃 … 。