氧化硅负载铂金属催化剂及对氨基苯酚催化合成工艺研究

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针对铂炭催化剂存在难以分离和回收问题,分别采用等体积浸渍和微乳液法制备了SiO2负载的Pt金属催化剂,并将其用于硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚反应。同时研究了用醋酸溶液代替硫酸溶液的对氨基苯酚合成新工艺。初步探讨了由硝基苯直接制备对乙酰氨基酚反应工艺过程。 对于等体积浸渍法制备的Pt/SiO2催化剂,考察了具有不同纹理组织的SiO2载体、浸渍液pH值、干燥过程、焙烧温度及还原条件等制备因素对催化剂结构及合成对氨基苯酚反应性能的影响规律。由此确定了适宜的Pt/SiO2催化剂制备条件。XRD和TEM表征结果表明,经焙烧再还原的催化剂Pt晶粒的粒径明显大于直接还原催化剂的Pt粒径,后者的催化活性高于前者。研究了Co、Mo、Ru、Ba等金属助剂对Pt/SiO2催化剂性能的影响,发现Pt-Co/SiO2催化剂具有较高的活性,对氨基苯酚收率为81.4%。 采用微乳液法制备出了Pt-SiO2超细粒子催化剂。考察了微乳液体系、制备温度、氨水比例、负载量及水与表面活性剂比值等制备因素对Pt-SiO2催化剂结构与催化性能的影响规律。确定了适宜的制备条件,其对氨基苯酚的收率为55.7%,此催化剂单位表面积的比活性高于浸渍法制备的Pt/SiO2催化剂。并且通过XRD、TEM表征发现微乳液法制备的Pt-SiO2催化剂具有较高的热稳定性,高温下抗烧结能力强。 考察了Pt/SiO2催化剂上硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚反应的工艺条件。选择十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂,其适宜用量为硝基苯用量为0.8wt%;催化剂适宜的Pt负载量为3wt%,催化剂与原料用量比为1:20(质量比);适宜的反应条件:反应温度为85℃,反应时间为4h,H2SO4浓度为17.5wt%,原料与H2SO4用量比为1:20(体积比)。在此条件下,Pt/SiO2催化剂上对氨基苯酚收率为78.8%。催化剂使用后有失活现象,经原子吸收、XPS、SEM及比表面分析确定了失活原因。对催化剂进行再生处理后,套用5次,活性没有下降。 基于清洁化工生产的要求,提出了取代硫酸,在醋酸溶液中进行硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚新工艺。考察了醋酸浓度、助剂等因素对对氨基苯酚收率的影响,其收率最高为50.2%。并探讨了硝基苯直接合成对乙酰氨基酚新工艺过程,其收率目前仅为7.6%,但工艺本身简化了分离过程。
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