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超声波催化技术

超声波在催化剂的活化、再生和制备中也显示出独特的优势。 超声波催化反应作为一个新兴的研究领域已引起业内工作者越来越浓厚的兴趣。

超声波洗涤浴,可用于除去镍粉表面的氧化膜,使镍催化剂活化。

超声波可使加氢裂化使用的持久失活的镍—钼催化剂得以再生。超声波作用下fe(Co)5和Co(C0)3的相互作用发现:在强超声波作用下形成了纳米级Fe-Co合金催化剂,其对环已烷的脱氢解具有很高的活性。

普通镍粉对烯烃加氢反应的催化活性很差。一般在300h左右后反应都难以进行。但用超声波处理镍粉后,反应很快启动,其反应速率先随超声波处理时间的延长而增加,后又逐渐减少。在相转移碱催化中的烷基硝基苯自氧化反应,发现在超声波作用下反应速度大幅上升,反应时间缩短2h,酸的选择性显著提高,产物中有大量硝基苯甲酸生成。

超声波对多相催化的影响

超声波能使单程转化率提高近1 0倍,其原因认为是增加了催化剂 的分散度。低强度超声波(≤10W/cm2)作用下Reformatsky反应,发现在超声波30min后,反应产率达到90%以上。更重要的是,不必再通过还原无水氯化锌来制备具有高度活性的锌粉, 也不必再使用三甲基硼酸盐。声强为50W/cm2条件下研究了此反应,结果发现在25℃时该混合物超声波5min后,产率可达95%以上,同时发现助催剂在此对产率和反应时间并无影响。

镍粉作为催化剂的加氢反应,发现在超声波作用下其反应活性提高了5 个数量级。

在超声波均相催化反应中,研究较多的是金属羰基化合物作为催化剂的烯烃异构化反应。 Suclick等详细研究了超声波条件下以Fe(co)5为催化剂的1—戊烯异构化生成2—戊烯的反应,发现超声波条件下的的反应速率比没有超声波时增加了105倍。Suclik等分析认为,超声波空化气泡崩溃时产生的高温高压以及周围环境的快速冷却有利于Fe(CO)5解离,形成更高活性物种Fe3(C0)12。

超声波对催化反应的作用

改善催化 剂分散性;

促使溶剂深入到固体内部,产生所谓的夹杂反应;

超声波空蚀金属表面,冲击波导致金属晶格的变形和内部应变区的形成,提高金属的化学反应活性;

分散反应物系;

冲击波可能破坏反应物结构;

冲击波和微射流对固体表面有解吸和清洗作用,可清除表面反应产物或中间物及催化剂表面钝化层;

高温高压条件有利于反应物裂解成自由基和二价碳,形成更为活泼的反应物种。

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