【摘要】：芳胺是一種廣泛應(yīng)用于合成藥物和表面活性劑的中間體,具有極高的工業(yè)價值。因此,選擇性催化還原芳香族硝基化合物形成對應(yīng)的芳胺被認為是合成有機化學(xué)中最重要和最具挑戰(zhàn)的任務(wù)之一。過渡金屬負載或非金屬雜原子摻雜的催化劑,由于其豐富的地球儲存量,價格低廉,易獲得的高比表面積及熱穩(wěn)定性等優(yōu)點,可替代貴金屬用于選擇性催化芳香族硝基化合物加氫反應(yīng)。因此,通過設(shè)計開發(fā)具備高催化活性且可穩(wěn)定循環(huán)利用的過渡金屬或非金屬雜原子基多孔碳材料顯得尤為重要。本論文主要以水合肼為氫源,探究不同催化劑體系下芳香族硝基化合物選擇性加氫的效果。篩選出最優(yōu)催化劑的制備條件,最佳催化性能的反應(yīng)條件,通過催化劑的形態(tài)特征、結(jié)構(gòu)組成等表征參數(shù)分析影響催化活性和選擇性的綜合因素。此外,探討最優(yōu)催化劑在芳香族硝基化合物中的廣泛適用性,并進行多次重復(fù)實驗考察催化劑的穩(wěn)定性。工作主要分為兩部分:第一部分:利用豆粕一步法熱解制備含氮量豐富(RNC,6.5 wt%)的多孔碳材料,經(jīng)KOH活化可得到711.9 m~2/g的比表面積,并且詳細地解釋了原位合成的豐富氮物種可以導(dǎo)致鄰位碳電荷離域并產(chǎn)生更多的缺陷位點,形成類金屬活性從而提高還原硝基化合物的速率。最終反應(yīng)結(jié)果表明,對氯硝基苯在5小時達到完全轉(zhuǎn)化而且沒有脫氯現(xiàn)象發(fā)生,該催化劑的優(yōu)點在于比貴金屬催化劑具有顯著的化學(xué)選擇性,比同類的非金屬催化劑所需要的反應(yīng)溫度低。第二部分:將二茂鐵甲醛和對苯二胺通過簡單的熱聚合反應(yīng)形成多孔有機聚合物(POP),然后在惰性氣氛下碳化制備γ-Fe_2O_3納米顆粒負載的含氮多孔碳材料(γ-Fe_2O_3/NPC)。氮原子和鐵原子之間通過協(xié)同作用實現(xiàn)雙功能催化加氫,其中γ-Fe_2O_3納米顆粒含量為34.5 wt%。結(jié)果表明,反應(yīng)時間達到80分鐘時,催化劑可達到99.8%的轉(zhuǎn)化率和接近100%的選擇性。即使重復(fù)使用多次,催化劑仍能保持穩(wěn)定的催化活性和超高的選擇性。
【圖文】：

圖 2-1 RNC 的 TGA 曲線（a），不同碳化程度樣品的 FT-IR 光譜（b）圖 2-1a 為 RNC 材料熱重分析（TGA）曲線，，實驗條件控制在 N2氛圍下，以 10 ℃/min 的升溫速率從 25 ℃加熱到 900 ℃。煅燒溫度達到 189.6 ℃時，樣品

圖 2-2 不同熱解溫度下 RCN 催化劑的 N2吸附-解吸等溫線（a）和孔徑分布曲線（b）對碳化后 RNC 材料的 N2吸附-解吸等溫線分析。結(jié)果如圖 2-2 所示，相關(guān)表面積及孔隙度相關(guān)參數(shù)見表 2-1。圖 2-2a 所示，RNC-X（X = 600-900 ℃）樣
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ426;TQ246.3

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本文編號：2631000