微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)原理

微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)原理

    許多有機(jī)化食物都不直接明顯地吸收微波。但可利用某種強(qiáng)烈吸收微波的“敏化劑”把微波能傳給這些物質(zhì)而誘發(fā)化學(xué)反比。這一溉念已被用作引發(fā)和控制催化反應(yīng)的依據(jù)。如果選用這種“敏化劑”作催化劑或催化別的裁體，就可在微波輻照下實(shí)現(xiàn)某些催化反應(yīng)，這就是所渭微波誘導(dǎo)催作反應(yīng)。它與通常所說的通過微波的熱效應(yīng)而使反應(yīng)加速的情況不是一回事。后者并沒有催化劑。而且在反應(yīng)過程中有微波能被消耗掉了，所以不能稱共為微波催化反應(yīng)，而前者的條件是要們催比劑的存在．微波是通過催化劑或其載體發(fā)揮其誘導(dǎo)作用的，即消耗掉的微波能用在誘導(dǎo)催化反應(yīng)的發(fā)生上，所以稱為微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)  微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)的基本原理可簡述如下：將高強(qiáng)度短脈沖微波輻射聚焦到含有某種“敏化劑’(如鐵磁金屬)的固體催化劑表面上，由于表面金屬點(diǎn)位與微波能的強(qiáng)烈相互作用，微波能將被轉(zhuǎn)變成熱從而使某些表面點(diǎn)位選擇性地被很快加熱至很向溫度(例如相容易超過1400度)。盡管反應(yīng)器的任何有機(jī)試劑都不會(huì)被微波直接加熱。但當(dāng)它們與受激發(fā)的表面點(diǎn)位接觸時(shí)卻可發(fā)生反應(yīng)。 通過適當(dāng)控制微波脈沖的開門時(shí)間可以往控制催化劑表面溫度。加上適當(dāng)控制反應(yīng)物壓力和流速就可進(jìn)一步控制化學(xué)反應(yīng)并減少到反應(yīng)的發(fā)生。因?yàn)榇藭r(shí)反應(yīng)介質(zhì)得本體仍然處十或接近近室溫。在這里，催化刑的作用不僅僅在于把熱能聚焦，加且還可借它與反應(yīng)物徹和產(chǎn)物相互作用的選擇件而影響反應(yīng)的進(jìn)程。

    M.Y.Tse等發(fā)現(xiàn)有一些反應(yīng)特別適合于利用微波的這一特性：例如．許多催化過程中特別是那涉及自由基中間體(如氫原廣、氫氧自由基或有機(jī)物碎片)的過程住往要求升高溫度和壓力以便在催化劑表面誘導(dǎo)反應(yīng)的發(fā)生。利用微波輻照作為此類過程的能源有如下一些優(yōu)點(diǎn)：由于其穿透件和選擇件及瞬時(shí)加熱作用，它不會(huì)使吸附著的有機(jī)層明顯升溫，而卻可直接與催化劑表面的金屬點(diǎn)位作用；控制微波脈沖的占空比可以控制所要達(dá)到的溫度。并使產(chǎn)物脫附和減少不用要的副反應(yīng)的發(fā)生。現(xiàn)已證明，有幾類催化劑．特別是含鐵磁性金屬應(yīng)金屬粉末的催化劑對此種反應(yīng)特別有效。

微波誘催化反應(yīng)的最初例子包括多氯化烴類的分解，烯焊的氫化，加氫裂解瀝青的加氫脫琉，甲烷轉(zhuǎn)化為乙烯或烴類及烯烴的分解等。后來，M.Y.Tse等又將其擴(kuò)展到由甲烷合成高級烴類(包括芳烴)．烴類的氧化(用水作氧化劑)及酸氣污染物二氧化硫的去除，乃至光合作用的模擬——由二氧化碳和水合成有用的燃料：甲烷、乙烷、甲醇。

在這方面，我國云南大學(xué)戴樹珊等也作了大星的基礎(chǔ)性工作。他們對微波輻照下甲烷部分氧化制合成氣的反而進(jìn)行了較系統(tǒng)和深入的研究。在微波場與復(fù)合金屬氧化物的相互作用，微波場中負(fù)載型鎳或鈷催化劑催化POM反應(yīng)的行為等方向的研究都取得了一些存價(jià)值的、規(guī)律件的認(rèn)識。