心得体会
通过为期2周的学习我了解到应化学研究方法课程是一门开放的课程它涵盖了应化学领域的基础研究和前沿进展。使我们受到基础研究和应基础研究方面的科学思维和科学验训练从而具备较好的科学养具备运所学知识和验技能进行应研究、技术开发和科技管理的基本技能。通过应化学系各位老师对其主要研究方向的讲解我们了解到应化学专业能涉及到很方面如生物制药功能料等从无机到物理从有机到生物各大学科之间的跨越可见跨学科学习的重要性。各位老师涉及的主题广泛且研究方向较各有特点在讲解过程中注重基础理论知识的普及使我们的理论基础得到进一步的巩固同时对专业领域的研究前沿有了的了解。
其中我个人比较对刘洪涛老师详细介绍的超级电容器感兴趣。刘洪涛老师对于化学电源的原理以及化学电源的种类和优缺点进行了详细讲解在针对各种常规电源存在的一些缺陷对于一种新的电化学储能器件——超级电容器进行了介绍。
通过查阅资料我了解到超级电容器又叫双电层电容器、电化学电容器,黄金电容、法拉电容通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件但在其储能的过程并不发生化学反应这种储能过程是可逆的也正因为此超级电容器可以反复充放电十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的孔电极板在极板上电正极板吸引电解质中的负离子负极板吸引正离子际上形成两个容性存储层被分离开的正离子在负极板附近负离子在正极板附近。
超级电容器是利双电层原理的电容器。当外电压到超级电容器的两个极板上时与普通电容器一样极板的正电极存储正电荷负极板存储负电荷在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作下在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷以平衡电解液的内电场这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上这个电荷分布层叫做双电层因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时电解液界面上电荷不会脱离电解液超级电容器为正常工作状态通常为V以下如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时电解液将分解为非正常状态。由于随着超级电容器放电正、负极板上的电荷被外电路泄放电解液的界面上
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的电荷响应减少。由此可以看出超级电容器的充放电过程始终是物理过程没有化学反应。因此性能是稳定的与利化学反应的蓄电池是不同的。
优点在很小的体积下达到法拉级的电容量；无须特别的充电电路和控制放电电路；和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；从环保的角度考虑它是一种绿色能源；超级电容器可焊接因而不存在像电池接触不牢固等问题；
缺点如果使不当会造成电解质泄漏等现象；和铝电解电容器相比它内阻较大因而不可以于交流电路。
超级电容器与电池的比较超级电容器不同于电池在某些应领域它可能优于电池。有时将两者结合起来将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来不失为一种好的途径。超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。超级电容器可以反复循环十万次而电池寿命仅几百个循环。
这一发明的意义相当重大该突破不仅从根本上改变了电动车在交通运输中的位置也将改进诸如风能、太阳能等间歇性能源的利性能增进了电网的效率和稳定性满足人们能源安全的需求减少对石油的依赖。显然该突破也对下一代锂电池的研制者造成威胁。EEStor司负责人暗示他们的技术不仅适于小型旅客电动车还可能代22瓦的大型汽车。
通过对超级电容器的进一步了解让我深刻了解到科学技术的重要性在这个能源紧张资源匮乏的时代唯有科技能改变世界。所以我们应该好好珍惜现在的大学生活好好学习专业知识的同时学习跨学科的知识丰富自己为以后的发展打下坚的基础。
应化学研究方法课程已经结束从无机功能料到有机料从生物药物分子到有机染料等从太阳能电池到新型染料等的学习让我了解到应化学专业涉及到的内容的宽泛。虽然本科阶段的我们学到的内容都很浅显但是通过这门课程的学习使我对学科前沿有了初步了解在拓展视野的同时也学到了一些知识为今后的工作或者学习奠定了良好的基础使我们受益匪浅。
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杂酸及其负载型催化剂的进展
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摘要介绍了杂酸的基本特性及其负载型催化剂的研究进展包括不同类型的催化剂载体。
关键词杂酸；载体；负载型催化剂；杂酸盐；催化剂
前言
杂酸是由杂原子如P、Si、Fe、Co等和原子如Mo、、V、Nb、T等按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧酸。作为一类新型的催化料杂酸及其盐类化合物以其独特的酸性、“准液相”行为、功能酸、氧化、光电催化等优点在催化研究领域中受到研究者们的广泛重视。
其原因主要有随着石油化工与精细化工的发展催化料的功能性成为研究的新目标。杂酸是一种酸碱性与氧化还原性兼具的双功能性催化剂对于新催化过程的研究具有重要意义；2随着分子“剪裁”技术的迅速兴起新型催化料层出不穷杂酸的阴离子结构稳定性能却随组成元不同而改变可以以分子设计的手段通过改变分子组成和结构来调变其催化性能以满足特定催化过程要求；杂酸是一种环境友好的催化剂可以减少对环境的污染和设备的腐蚀。
、固体杂酸催化剂的制备及性质
固体杂酸催化剂有三种形式杂酸；2杂酸盐酸式盐；负载型杂酸盐。
杂酸
杂酸传统的制备方法是酸化含杂原子和原子的含氧酸盐的混合物然后采乙醚抽提或离子交换的方法分离得到。传统的制备方法一般收率较低且产生一定的废物。uliov等［］提出了采电化学制备杂酸的新方法。采电化学方法杂酸的收率接近。
杂酸按其阴离子的结构即所谓的一级结构可分为eggin、son、nerson等类型［2］。目前作催化剂的主要是分子式为具有eggin结构的杂酸如十二磷钨酸、十二硅钨酸、十二磷钼酸等。这些杂酸溶于水、乙醇、丙酮等极性较强的小分子溶剂但不溶于极性较弱的大分子和非极性溶剂因此在不溶解杂酸的反应物参与的反应中杂酸可以作为固体酸催化剂使。另外在气相反应中杂酸也是固体酸催化剂。
杂酸作为固体酸催化剂其强度远远高于通常的无机酸具有独特的六方笼状结构体相内的杂酸阴离子间有一定的空隙有些较小的极性分子可以进入杂酸的体相内从而在其体相内形成“假液相”具有均相催化反应的特点。杂酸的这种表面型和体相假液相催化作的存在使其催化作不仅发生在催化剂的表面而且发生在整个催化剂的内部。因此这种催化剂通常会表现出高的催化活性和选择性［］。杂化合物因其具有大的分子体积、高分子量对电子和质子的传输作和储备能力高、高的热稳定性、“晶格氧”的活泼性、高的质子酸性、良好的显色和沉淀作等方面的独特性能［］以及无毒、无味、无挥发性、便于分离和可以有机溶剂萃等特点而得到广泛应。作为新型高效的工业催化剂至今已现8个项目的工业化［］
2、杂酸及其化合物在催化方面的应
杂酸及其化合物作为新型高效的催化剂仍是目前杂化合物的一个最重要、最广泛的应其组成简单、结构确定既有配合物和金属氧化物的结构特征又有酸性和氧化还原性即可作为酸性催化剂又可作为氧化还原催化剂甚至同时兼有两种催化效能即可于相催化又可于均相催化是一种功能催化剂。
2.酸催化
2..酸性
杂酸是一种强质子酸通常表现出比无机含氧酸如和等强的酸性并且其酸性可通过改变中心原子和配位原子的种类来调变［］。一般杂酸阴离子单位表面上电荷密度愈小酸性愈强；随中心原子氧化态升高杂酸强度增大。eggin型杂酸的酸强度顺序为ＨＰＷ2Ｏ＞ＨＰＶＷO＞ＨＳｉＷ2Ｏ、ＨＰＭｏ2Ｏ、HGe2O＞HSiMo2O、ＨGMo2O［7-8］固体杂酸的酸性比SiO2－l2OHPO/SiO2分子筛HX、HY等固体酸催化剂强得［9］目前对酸式杂酸盐的酸性主要来源方式已达成共识的主要有酸式盐中的质子；2阳离子的部分水解；络合水的电离；阳离子的Ｌ酸性；金属离子在临氢条件下的还原等［］。
2..2均相酸催化
杂酸作为均相体系的催化剂可于种类型的有机化学反应［］如酯化、酯分解、酯交换、烯烃水合、烷基化、脱烷基化、异构化、环氧化合物的醚化、及酚与醇的缩合脱水、醇醛缩合反应、醛类的缩聚、环化、苯乙烯的prins反应和醇的醚化等。
2..相酸催化
杂酸型催化剂的第一例工业化应是作为均相催化剂并且表现出活性高、选择性好和操作条件温和等优点。但是存在着生产能力低、工艺设备庞大、催化剂的分离和回收困难等弊端工业化应受到限制。因此近年来杂酸型催化剂在相催化体系中的应已成为研究和开发的热点主要表现在固体酸催化剂、层柱形催化剂和负载型催化剂三个方面。
2.2氧化还原催化
2.2.氧化还原性
杂化合物具有强氧化性可以不连续地得１～６个电子且本身的阴离子结构不被破坏其氧化性强弱由中心原子和配体中的原子的性质决定。杂酸的氧化性强弱顺序改变组成元含钒杂酸>含钼杂酸>含钨杂酸；2改变结构不同结构的杂酸氧化性顺序为son结构杂酸>eggin结构杂酸［］。改变活化温度调节结晶水含量［2-］。
