[发明专利]界面热催化体系

说明书

本发明公开了一种界面热催化体系，包括载体、负载于所述载体上的催化剂，以及用于向催化剂提供热量的热源；所述载体处于反应液面上或者独立于反应液面外，控制反应液向载体输送使得载体上的催化剂处于非淹没状态。所述载体和/或催化剂具有光热效应，所述热源为用于照射于所述载体和/或催化剂上的光源。本发明由于催化剂未完全淹没在反应液中，催化剂的反应位点在催化剂与反应液的界面处，生成的产物不会受到反应液的影响而直接从界面处逸出，使得催化剂的反应位点附近始终保持着较低的生成物浓度和较高的反应物浓度，推动化学平衡的正向移动，实现更高的化学反应转化率，且避免使用传统浓硫酸，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种用于化学催化反应的催化体系，尤其涉及一种界面热催化体系。

背景技术

酯类化合物是工业社会中很重要的一种化合物，在制药，香料，涂料等领域都有广泛的使用，乙酸乙酯又是其中最有代表性的一种，通过乙醇和乙酸的酯化反应生产乙酸乙酯是工业上最常见的化学反应之一，但是由于热力学化学平衡的存在，该反应的转化率在一定反应温度下只能维持在一个恒定值。

为了提高反应转化率，通常的做法是一种反应物被过量加入从而促进化学反应正向进行提高转化率，工业中常将价格便宜的乙醇过量，但是这就会造成许多未反应的乙醇需要后续分离回收，分离过程又会造成大量的能量消耗，另一种办法是通过加入过量的吸水剂，例如浓硫酸来促进化学反应的正向进行，但是众所周知浓硫酸是一种液体，过量的浓硫酸会和酯化反应的反应物混合均匀，在反应结束后这些废酸需要消耗大量能量来回收，亦或者排放到环境，这又会造成严重的环境污染问题，因此能在不引入过量反应物，不引入过量浓硫酸催化剂的情况下实现高效的反应转化率，是工业界普遍希望解决的难题。

随着近几年绿色化学的观念深入人心并逐步推广，各种有利于节能减排的催化剂或者化学反应装置得到大力开发，利用太阳能转化为热能为化学反应提供所需的能量是一种非常有前景的能量利用方式，同时，对于酯化反应来说，开发出高效的固体酸催化剂替代浓硫酸等液体催化剂来实现高的转化率同时实现催化剂和反应物的简易分离是非常好的选择。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种绿色环保且催化效率高的界面热催化体系。

技术方案：本发明所述的界面热催化体系，包括载体、负载于所述载体上的催化剂，以及用于向催化剂提供热量的热源；所述载体处于反应液面上或者独立于反应液面外，控制反应液向载体输送使得载体上的催化剂处于非淹没状态。

优选地，所述载体和/或催化剂为能够使反应产物逸出的多孔结构；反应产物在热的作用下形成气相产物从催化剂和载体表面逸出；更优选地，所述多孔结构为具有毛细作用的多孔结构，用于使反应液在毛细作用下持续与催化剂接触；而反应产物从催化剂表面逸出，使得催化剂的反应位点附近始终保持着较低的生成物浓度和较高的反应物浓度。优选地，所述载体可以是石墨烯气凝胶、硅胶气凝胶、多孔碳、泡沫或分子筛中的至少一种。

优选地，所述载体和/或催化剂具有光热效应，所述热源为用于照射于所述载体和/或催化剂上的光源。具有光热效应的载体可以实现对太阳光能的吸收和转化。

优选地，包括用于与反应液表面接触的载体，所述载体和/或催化剂漂浮于反应液面上；所述载体和/或催化剂为能够漂浮于反应液表面的自漂浮式载体和/或催化剂。

优选地，还包括用于将反应液输送至与催化剂接触的输送泵；所述输送泵控制反应液将催化剂浸润但使催化剂处于非淹没状态；使得催化反应的气相产物能够从载体及催化剂表面逸出。

为了增强光源对载体的聚光效果以提高到达载体上的光强度，还包括设置于所述光源及催化剂之间用于对光源聚光的聚光器。

优选地，光源照射到所述载体和/或催化剂表面使得所述载体和/或催化剂吸收的光强度大于或等于2500W/m²。