Влияние адсорбции электрически нейтральных реагентов на формирование двойных электрических слоёв в твёрдых кислотных катализаторах и её связь с каталитической активностью

Электрокинетический потенциал (дзета-потенциал, ζ) двух сильных нерастворимых кислот Брёнстеда (Cs₂.₅H₀.₅PW₁₂O₄₀ и сульфированного углерода) измеряли в воде в присутствии небольших электрически нейтральных молекул (этилацетата и целлобиозы). Сильно отрицательный ζ-потенциал, обусловленный диссоциацией поверхностных кислотных центров, изменяется при адсорбции нейтральных веществ. Для сверхкислотного Cs₂.₅H₀.₅PW₁₂O₄₀ при адсорбции гидрофобного вещества (эфира) наблюдалось увеличение ζ; вместе с изотермой адсорбции, демонстрирующей капиллярную конденсацию, это указывает на вытеснение гидратированных протонов из пор к внешней поверхности частиц, что приводит к уплотнению диффузного слоя протонов. На основании литературных данных установлена связь этого явления с высокой каталитической активностью твёрдого полиоксометаллата по сравнению с гомогенным катализом. Для несверхкислотного сульфированного углерода при адсорбции как гидрофобных, так и гидрофильных соединений наблюдалось уменьшение ζ, что указывает на подавление диссоциации сульфоновых групп. На основании литературных данных в реакции гидролиза целлюлозы продемонстрировано отравление сульфированных углеродных материалов адсорбированными промежуточными соединениями, подавляющими диссоциацию. Полученные результаты указывают на значительное участие диффузного слоя твёрдых кислот в кислотно-катализируемых реакциях и демонстрируют важность учёта влияния адсорбции реагентов на конфигурацию двойного слоя твёрдых кислотных катализаторов.