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本文选用稳定性高,水溶性好,能生物降解的非离子型表面活性剂作为金属胶体保护剂,首次制备了不用任何有机溶剂而稳定分散于水中的钉胶体溶液。使用不做任何改性处理的活性炭吸附非离子表面活性剂保护的钉胶体制备了高度分散的纳米Ru/C催化剂,钉负载量w(Ru)=0.2%-20%,负载率达99.7%以上。采用XRD、TEM、ICP、EDX和TG对制备的钉胶体溶液和纳米Ru/C催化剂进行了表征。 以芳香氯代硝基化合物的选择性加氢为目标反应,测试纳米Ru/C催化剂的催化性能。纳米Ru/C催化邻、间、对-氯硝基苯,3,4-二氯硝基苯,2,4-二硝基氯苯和6-氯-3-硝基甲苯-4-苯磺酸六种氯代硝基化合物加氢,实现了不加任何脱氯抑制剂,六种氯代硝基化合物转化率100%,相应氯代芳胺选择性100%,无脱氯副反应发生。以四氢呋喃为溶剂,在反应温度110~135℃,反应压力3.0MPa的反应条件下,反应速率高达4.38~10.23molH2/molRu·min,催化活性超过了市售和文献报道的Ru/C催化剂。 研究了纳米Ru/C催化对氯硝基苯选择性加氢制备对氯苯胺的反应规律,研究表明Ru的负载量、溶剂的种类、底物浓度、反应温度和反应压力等反应参数只影响反应速率不影响目标产物的选择性,对氯硝基苯100%转化时,对氯苯胺的选择性100%。以四氢呋喃为溶剂,反应温度110℃,反应压力3.0MPa,加氢速率达12.8molH2/molRu·min。催化剂的高活性和高选择性与纳米Ru在活性炭上的高度分散有关。实验测得纳米Ru/C催化此反应的表观活化能为90.1kJmol-1。对氯硝基苯浓度低于0.96molL-1时,还原反应对对氯硝基苯宏观表现为零级反应,反应速率只与氢气压力有关,反应速率(γ)与氢气压力(PH2)关系满足方程1/γ=1/kbH2PH2+1/k。纳米Ru/C催化剂连续使用30釜后活性仍然稳定。 以3,4-二氯硝基苯催化加氢为目标反应,考察了纳米Ru/C催化剂的寿命及其活性再生。研究表明,纳米Ru/C催化剂性质稳定,使用寿命长,连续套用30釜后仍具有较高活性,目标产物的选择性均大于99.0%。第31釜催化活性降为仞始活性的80%,将使用31釜后的催化剂重新负载0.2%的钉金属胶体,催化剂恢复到初始活性。