重要的固體酸堿催化劑

堿土金屬氧化物中的MgO、CaO和SrO2是典型的固體堿催化劑。AlCl3、FeCl3是典型的固體L酸催化劑。Al2O3有多種不同的晶型變體。作為催化劑來說，很重要的是γ-Al2O3和η-Al2O3兩種，二者都系有缺陷的尖晶石結構。比較穩(wěn)定的是無水的α-Al2O3，它是O=離子的六方很緊密堆砌體，Al3+離子占據正八面位的2/3。各種變型的Al2O3在1470℃以上熔化，一般都轉變?yōu)棣?Al2O3。

復合氧化物SiO2-Al2O3，TiO2占主要組分的TiO2-SiO2的和SiO2占主要組分的SiO2-TiO2都是酸性催化劑。ZnO-SiO2無論誰為主要組分都不具有酸性。Al2O3系列二元氧化物中，用得較廣泛的是MoO3/Al2O3，加氫脫硫和加氫脫氮催化劑，就是用Co或者Ni改性的Al2O3-MoO3二元硫化物體系。Co-MoO3/Al2O3或Ni-MoO3/Al2O3在Al2O3中原來只有L酸位，將MoO3引入形成了B酸位，Co或Ni的引入是阻止L酸位的形成，中等強度的L酸位在B酸位共存時有利于加氫脫硫的活性。L酸位和B酸位共存，有時是協同效應；有時L酸位在B酸位鄰近的存在，主要是增強B酸位強度，因此也就增加了它的催化活性。有的反應雖不為酸所催化，但酸的存在會影響反應的選擇性和速率。

γ-Al2O3表面有強酸部位和弱酸部位；強酸位是催化異構化反應的活性部位，弱酸位是是催化脫水反應的活性部位。固體酸催化劑表面上存在一種以上的活性部位，是它們的選擇性特性所在。一般涉及C-C鍵斷裂的反應，如催化裂化、骨架異構、烷基轉移和歧化反應，都要求強酸中心；涉及C-H鍵斷裂的反應如氫轉移、水合、環(huán)化、烷基化等，都需要弱酸中心。

均相酸堿催化反應機理和速率方程

酸堿催化一般經過離子型的中間化合物，即經過正碳離子或負碳離子進行的。

如，AlCl3(L酸)作用下的苯與鹵代烴的反應（弗-克反應），AlCl3是路易斯酸，接受電子對產生正碳離子，在酸催化中包含了催化劑分子把質子轉移給反應物。因此催化劑的效率常與催化劑的酸強度有關。在酸催化時，酸失去質子的趨勢可用它的離解常數來衡量所以酸催化常數應與酸的離解常數成比例。對于堿催化的反應，堿催化常數應與堿的離解常數成比例。以廣義酸催化作用為例，一般機理是：反應物S先與廣義酸HA作用，生成質子化物SH+，然后質子轉移，得到產物P，并產生一個新質子，SH++H2O P+HO

其速率方程，由于質子化物是一個活潑的中間體，可用穩(wěn)態(tài)處理法，由于是稀溶液，可作為定值。進一步考慮廣義酸HA的解離平衡，HA+H2O=H3O++A-(6.1.6)

KHA為解離平衡常數。代入式（6.1.5）得這就是所得的速率方程，可以區(qū)別兩種極端的情況：

若k2>>k-1cA-，即k2cH+>>k-1KHAcHA(6.1.8)，中間物反應極快。反應由步驟1控制，速率正比于廣義酸的濃度，是所謂廣義酸催化。

若k2<<><k-1ca-<>，中間物反應極慢，反應由步驟2控制，速率正比于氫離濃度，是所謂氫離子催化。在一定pH下為一級反應，蔗糖在稀酸溶液中水解即為例。