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毕业论文网 > 文献综述 > 化学化工与生命科学类 > 化学工程与工艺 > 正文

Pt/MSU-S催化氯代硝基苯选择性加氢研究文献综述

 2020-04-05 13:04:10  

氯代苯胺是一类重要中间体,广泛应用于染料、医药、农药等精细化学品的合成。目前,氯代苯胺大多数由芳香硝基化合物还原制得,工业上主要采用铁粉、硫化碱,水合肼还原法和催化加氢还原法。铁粉、硫化碱,水合肼还原法流程长、三废多、产品质量差; 催化加氢还原法环境友好、产品质量稳定、工艺先进,受到人们的广泛关注。随着科学技术的发展以及环保意识的提高,加氢还原法制备氯代苯胺是发展的必然趋势。氯代硝基苯催化加氢制备氯代苯胺是一个复杂的反应过程,催化加氢过程中会发生大量副反应,其中加氢脱氯反应是最严重的副反应,必须加以抑制。目前,抑制脱氯反应的方法大致分为两类:一是在反应中加入脱氯抑制剂,如吗啉、多胺、硫、磷化物等,通过抑制剂与金属粒子问相互作用改变催化剂的性质,从而提高反应的选择性。这种方法在抑制脱氯副反应的同时也大大降低了催化荆的活性,并且造成产品后处理复杂;二是对催化剂性质进行优化,当的载体等提高反应选择性,目前这种方法受到人们广泛关注[1]。

但是在催化氯代硝基苯加氢制备氯代苯胺的研究中,关键技术是优异催化剂的开发。该反应催化剂的选择有很多种,如铂基催化剂,钯基催化体系,钌基催化体系,镍基催化体系等。基催化剂是研究最系统、活性较高的催化剂,脱氯副反应不能完全避免;钯基催化剂和镍基催化剂脱氯严重,大多需要采用有毒的助催化剂或形成非晶态合来提高产物选择性,影响了催化剂的活性或稳定性。含铂催化剂对氯代硝基苯加氢活性高、脱氯作用小,是较优的催化剂。本设计主要是对Pt/MSU-S催化氯代硝基苯选择性加氢进行研究。

在贵金属催化剂中,铂基催化剂对于氯代硝基苯加氢具有很高的活性,研究也比较系统,但脱氯副反应严重,导致氯代苯胺的选择性低,必须加入助剂才能降低副反应的发生。近年来研究铂基催化体系主要可分为纳米胶体体系和负载型两大类。本文重点阐述铂胶体催化体系:

1.1 铂胶体催化体系

制备纳米金属胶体的常用方法是表面活性剂或高分子作为保护剂的化学还原法,常用的高分子为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯醇(PVA)(刘汉范等) 开展TPVP稳定的Pt胶体(PVP#8212;Pt)催化氯代硝基苯加氢的研究。其发现,纳米Pt胶体体系是具有很高催化活性的硝基还原催化体系,PVP是一种可有效稳定胶体的保护剂,金属原子易与PVP中的C一0键产生配位作用,稳定了金属胶体,促进了产物的脱附,提高了选择性,但同时也影响了反应物和催化剂活性中心的有效吸附,因而降低了活性,如何有效抑制脱氯副反应是亟待解决的问题。

1.2 负载型铂催化剂

高分子稳定的金属胶体虽然具有独特的催化性能,但存在催化剂易聚集,产物难分离等缺点,而负载型催化剂则克服了这些缺点。通过选择合适的载体和金属助剂可有效抑制脱氯副反应。

1.2.1 载体对负载型铂催化剂的影响

在负载型铂催化氯代硝基苯加氢还原的研究中,研究较多的载体有A1203、MgO、ZiO2、C、ZrO2、F03及碳纳米管等。Bernard Coq等研究表明,在Al203、MgO、TiO2和C这4种载体中,TiO2做载体制备的Pt金属粒径最小,加氢活性和选择性最高。但载体对催化剂性能影响很大,充分利用载体对氯代硝基苯和氯代苯胺不同吸附性能可有效抑制脱氯副反应,提高产物选择性。研究载体与铂的相互作用如何影响产物选择性,将对铂基催化剂的优化具有指导意义[2-9]。

MSU-S介孔分子筛是通过β分子筛晶种[10]合成,与传统的MCM-41介孔分子筛性相比,MSU-S具有更好的水热稳定性、更强的酸性和更好的离子交换能力。这种介孔分子筛的骨架中有一些沸石的结构,它在一些反应中展现出了更好的催化活性和稳定性。MSU-S介孔分子筛具有较大的比表面积、适宜的孔径及水热稳定性[11-12],是一种理想的催化剂载体材料。

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