本文關(guān)鍵詞：負載型納米Au催化選擇還原二硝基苯類化合物研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：長期以來,金(Au)被認為是一種不具催化應用價值的“惰性”貴金屬。直至20世紀80年代后期,日本化學家Haruta等發(fā)現(xiàn)負載在過渡金屬氧化物上的金催化劑對CO低溫氧化具有很高的催化活性,徹底顛覆了人們對金“不具催化活性”的認識。近二十年來,人們逐漸發(fā)現(xiàn)小顆粒的Au在許多化學反應中有著很好的催化作用,除作為氧化催化劑外,納米金作為一種貴金屬催化劑,還具有催化加氫還原性能,如在α,β-不飽和醛／酮、不飽和烴、硝基化合物等諸多化合物的選擇還原反應中均表現(xiàn)出很好的催化活性和加氫選擇性。 胺類化合物是一類非常重要的化工原料和中間體,應用于染料、顏料、試劑、橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、精細化工等諸多領(lǐng)域。胺類化合物一般是由相應的硝基、亞硝基化合物等作為原料進行還原生產(chǎn)制得。硝基化合物傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝基本采用鐵粉還原法,即在酸性溶液中采用鐵粉做還原劑將硝基化合物還原；該法工藝簡單,技術(shù)成熟,應用廣泛,但普遍存在能耗高、收率低以及三廢嚴重等問題,不符合精細有機合成綠色化的發(fā)展趨勢。近來以清潔的H2為氫源,以Ni、Pt、Pd等金屬作為常用催化劑的催化加氫法得到了廣泛的研究和應用,而且發(fā)展也較成熟,催化加氫還原法具有產(chǎn)品質(zhì)量好、三廢少及后處理容易等優(yōu)點,是環(huán)境友好的綠色工藝,得到了廣泛應用與推廣。但在硝基化合物原料中同時含有兩個或多個不飽和基團時,如二硝基苯類化合物,在還原過程中,往往得不到選擇性還原的產(chǎn)物,由此造成產(chǎn)率的降低和后期產(chǎn)物分離的成本增加。因此,硝基苯類化合物的選擇性催化還原日益成為了目前相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點,也是二硝基苯類化合物選擇性還原生產(chǎn)的迫切需要,具很高的實際應用價值。 基于納米Au在催化選擇還原領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,本論文首先研究了在氧化鈦(Ti02)等過渡金屬氧化物上負載金催化劑的制備方法。通過沉積-沉淀法,考察了載體比表面積、制備條件等因素對實際載金量及相應納米Au尺寸的影響。在此基礎(chǔ)上將系列納米Au催化劑應用于二硝基苯類化合物還原以測試催化劑的反應活性。同時為降低催化劑成本,也嘗試用銅和金制備雙金屬催化劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn),商業(yè)P25和P90氧化鈦為載體進行催化劑制備均有很高的還原選擇性,均能達到97%以上,但以P90為載體所制得催化劑比以P25做載體所制得的催化劑的催化活性高。采用空氣氣氛焙燒方法還原時,分別使用200℃,250℃,300℃,400℃,500℃進行還原。結(jié)果表明,使用200℃,250℃條件下還原的催化劑具有較高催化活性,但反應選擇性不高,300℃條件下還原的催化劑具有較高的催化活性和優(yōu)異的選擇性,400℃,500℃條件下還原的催化劑具有很好的選擇性,但反應活性很低,由此確立300℃焙燒還原為最佳的制備條件。 其次,對上述納米Au催化劑在二硝基苯類化合物選擇還原中的應用進行了研究,得到了優(yōu)化反應工藝。首先重點研究了金催化劑對間二硝基苯的選擇性還原,通過改變反應的氫氣壓力、反應時間和反應溫度,對比了不同條件下對反應轉(zhuǎn)化率和選擇性的影響程度。實驗結(jié)果表明,氫氣壓力和反應溫度與反應速率成正比,反應時間與轉(zhuǎn)化率成正比,但溫度過高會使反應選擇性降低。室溫、3MPa氫壓下,當?shù)孜锿耆D(zhuǎn)化時間硝基苯胺選擇性可高達98%。在此基礎(chǔ)上進一步對底物進行了拓展,分別研究了催化劑對2,6-二硝基甲苯、1,4-二硝基苯、1,2-二硝基苯、3,4-二硝基甲苯等底物的選擇加氫行為,發(fā)現(xiàn)Au/TiO2對其均具較高的單硝基還原選擇性,盡管因基團取代等因素影響而活性略有差異。 最后,從實際應用的角度,本論文還對催化劑的回收再利用進行了初步研究與探討,以期為上述工藝的應用及推廣提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導。
【關(guān)鍵詞】：納米金催化 綠色合成 二硝基苯類化合物 室溫選擇還原
【學位授予單位】：復旦大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：O643.32
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 文獻綜述8-16
• 1.1.1 硝基還原的背景和研究現(xiàn)狀8-9
• 1.1.1.1 硝基還原的背景8
• 1.1.1.2 硝基還原研究進展8-9
• 1.1.2 納米Au催化還原反應的研究進展9-13
• 1.1.3 負載型納米Au催化劑的制備方法13
• 1.1.4 負載型納米Au催化劑的作用機理13-16
• 1.2 論文立題依據(jù)和主要研究內(nèi)容16-18
• 1.2.1 論文立題依據(jù)和意義16
• 1.2.2 主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 實驗部分18-24
• 2.1 試劑及原料18-19
• 2.2 氧化物負載的Au催化劑的制備19-20
• 2.2.1 Au/TiO2催化劑的制備19
• 2.2.2 Au-Cu/TiO2雙金屬負載催化劑的制備19-20
• 2.3 催化劑的表征20-22
• 2.3.1 電感耦合等離子原子發(fā)射光譜(ICP-AES)20-21
• 2.3.2 透射電鏡(TEM)21
• 2.3.3 X-射線衍射(XRD)21
• 2.3.4 X-射線光電子能譜(XPS)21-22
• 2.3.5 比表面和孔徑分布(BET)22
• 2.3.6 紅外光譜(FT-IR)22
• 2.4 催化劑的催化加氫活性測試22-24
• 2.4.1 活性測試方法22-23
• 2.4.2 活性測試相關(guān)工藝23
• 2.4.3 催化劑活性測試結(jié)果分析23-24
• 第三章 負載型納米金催化二硝基苯類化合物選擇加氫研究24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 金催化劑的表征24-28
• 3.3 金催化劑在間二硝基苯催化還原中的反應工藝28-29
• 3.4 負載型金催化劑對間二硝基苯的選擇性加氫反應條件優(yōu)化29-33
• 3.5 負載型納米金催化二硝基還原動力學研究33-36
• 3.6 二硝基苯類化合物底物拓展研究36-37
• 3.7 其他還原方法對比37-38
• 3.8 小結(jié)38-40
• 第四章 負載型雙金屬催化二硝基苯類化合物選擇還原研究40-43
• 4.1 引言40
• 4.2 金、銅雙金屬催化劑在間二硝基苯催化加氫中的反應工藝40-41
• 4.3 Au-Cu雙金屬催化劑對間二硝基苯選擇性加氫反應條件優(yōu)化41-42
• 4.4 小結(jié)42-43
• 第五章 納米金催化劑的回收、貯存方法及再利用效率研究43-46
• 5.1 引言43
• 5.2 金催化劑的回收工藝43
• 5.3 回收的金催化劑活性測試43-44
• 5.4 金催化劑的貯存44-45
• 5.5 小結(jié)45-46
• 第六章 總結(jié)與展望46-49
• 6.1 全文總結(jié)46-47
• 6.2 未來展望47-49
• 參考文獻49-59
• 致謝59-60

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉春秀;金基催化劑上乙二醛合成乙醛酸的研究[D];內(nèi)蒙古師范大學;2013年

  本文關(guān)鍵詞：負載型納米Au催化選擇還原二硝基苯類化合物研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：273448