纳米多孔镍催化芳香硝基化合物加氢及催化剂再生研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luowanda
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芳香硝基化合物加氢是有机合成中重要的一类单元反应,其芳胺类产物通常可作为重要的有机中间体,在农药、染料、医学等精细化学品合成中被广泛应用。目前工业上苯胺生产还存在工艺复杂、副产物多、成本高等问题,且废弃催化剂排放导致环境污染、资源浪费。本论文采用纳米多孔型催化剂,探究硝基加氢最优反应条件、催化剂制备工艺优化等,以探索一条流程简单、选择性高的硝基加氢还原方法,并通过机械合金化法将废旧的纳米多孔镍催化剂回收再生,使催化加氢反应能够绿色可持续进行。使用纳米多孔镍催化硝基物加氢,考察其最优的反应条件。在90℃,1MPa的温和条件下,甲醇为溶剂,在30min内其转化率可达100%,选择性高达99.43。且纳米多孔镍催化剂经过回收处理后反复使用多次,仍能保持较高的反应活性及氨基物的选择性。使用纳米多孔钴(Co/Mo-Na)进行光催化对氯硝基苯选择性加氢的研究。当钴钼金属的质量比为2:1时,该催化剂有最好的反应活性,在140℃,1MPa,300W光强的条件下,对氯硝基苯在2h内转化率可达96.5%,且对氯苯胺的选择性可达91.1%。在无光照的对照实验下,对氯硝基苯在2h内仅能转化68.4%,其中对氯苯胺的选择性为71.2%,证明Co/Mo-Na可作为光催化硝基加氢的有效催化剂。在上述工作的基础上,使用同样的硝基苯类原料进行纳米多孔镍催化剂的回收再生研究。将废旧的纳米多孔镍催化剂经过甲醇清洗、焙烧(温度500℃,时长2h)、热处理(氢气氛围,温度500℃,时长2h)并干燥后,与铝粉进行等质量混合并添加400mL乙醇作为控制剂,进行机械合金化处理(球磨法,球料比15:1,球磨时间为30h,转速为400r/min),球磨结束后进行热处理(氢气氛围,温度500℃,时长2h)使其形成镍铝合金。使用过量碱液(15%质量分数的NaOH溶液)将得到的镍铝合金进行活化,得到再生的纳米多孔镍催化剂。在90℃,1MPa的温和条件下,该催化剂可以使硝基苯工业原料在90min完全转化,且其苯胺类产物的选择性高达93.8%,证明该再生纳米多孔镍催化剂对硝基加氢还原具有很好的活性,对于金属镍的回收具有重要意义。
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