以Cr3+/Cr6+为媒质的间接电氧化合成研究

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芳香酸是一类重要的有机化合物,在农药、医药、染料、合成塑料等领域有着广泛的应用。传统芳香酸的合成方法主要是通过化学氧化剂对苯环侧链上的基团进行氧化,但这些方法都存在着严重的环境污染问题。为了解决传统方法存在的问题,本文以Cr3+/Cr6+为氧化媒质,采用间接电氧化技术对一系列芳香酸的合成进行了系统研究。  首先,本文用极化曲线法及电化学阻抗法分别考察了Cr3+/ Cr6+电对在硫酸体系中的电化学行为,通过对不同温度下极化曲线研究,发现交换电流密度随着温度的升高而不断增大。通过对不同硫酸浓度中电化学阻抗谱研究,发现随着硫酸浓度的增加,溶液电阻呈现出先减小后增大的趋势,当硫酸浓度为4.0 mol/L时电阻达到最小。  在上述工作基础上,本文考察了电解液温度,阳极电流密度,硫酸浓度等因素对Cr3+在Pb/PbO2电极上的电氧化影响情况,研究结果表明:当电解液温度为35℃,电流密度为5 A/dm2,硫酸浓度为4 mol/L时可以获得最高的电流效率,达到99%。通过10次的连续再生循环后,电流效率依然保持在98.6%以上,表明了Pb/ PbO2电极在硫酸体系中具有良好的稳定性。  其次,本文用单因素调节法研究了2-硝基-4-甲砜基苯甲酸、对甲砜基苯甲酸、对硝基苯甲酸、邻硝基苯甲酸以及间硝基苯甲酸的液相氧化过程,通过对反应时间、投料比、温度、硫酸浓度等影响产率的因素进行工艺优化,最终得到了其最佳的液相氧化工艺条件。  最后,在优化后的工艺条件下,对五种芳香酸进行了间接电氧化合成循环,结果表明:母液中少量的有机物残留不会对电流效率产生明显影响;此外,经过8次连续循环后,五种芳香酸的产率和Cr3+氧化的电流效率基本维持不变,这表明整个间接电氧化体系具有良好的稳定性。
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