镍基纳米催化剂作用下苯甲腈选择性加氢反应的研究

发布时间：2017-09-21 04:41

  本文关键词：镍基纳米催化剂作用下苯甲腈选择性加氢反应的研究

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【摘要】：催化加氢作为一种原子经济性反应,符合绿色化学化工发展的要求,是目前最具有前途的不饱和化合物制备饱和化合物的方法。其中,腈类化合物加氢制备相应的伯胺和亚胺是国内外研究的热点之一。伯胺作为一类重要的精细化学品,广泛应用于制药、农药、塑料等领域。亚胺及其衍生物可用于合成染料、香料、杀菌剂、药物等。针对现有的腈类加氢催化剂价格昂贵等问题,本文以价格低廉的过渡金属镍为催化剂活性组分,制备了一系列镍基纳米催化剂,并应用于苯甲腈加氢反应,研究了催化剂结构与苯甲腈加氢反应之间的构效关系。首先,以镍纳米粒子为活性中心,水滑石(LDH)为前驱体,制备了LDH包裹Ni粒子(Ni@mSi O2@LDH)和双金属氧化物(LDO)包裹Ni粒子(Ni@mSiO2@LDO)核壳结构镍基纳米催化剂。结果表明Ni@mSiO2@LDO和Ni@mSiO2@LDH之间可以通过焙烧还原和水合过程相互转化,即可通过水分子开关来调节Ni@mSiO2@LDO和Ni@mSi O2@LDH的结构和酸碱性,使苯甲腈选择性加氢生成N-苄亚甲基苄胺和苄胺。接着,本文采用尿素分解法制备了LDH,并以LDH为载体,利用浸渍还原法制备负载型镍基纳米催化剂,通过TEM证明了活性组分Ni均匀的分散在LDH载体上。在不同极性溶剂中的苯甲腈加氢反应过程中,催化剂均表现出了良好的活性。实验结果表明反应的选择性与溶剂的极性有关,极性强的溶剂有利于苄胺的生成。最后,本文以含镍LDH为前驱体,制备了高分散镍基催化剂。结果表明在苯甲腈加氢反应中,催化剂具有较好的催化活性和选择性,催化剂循环使用六次苯甲腈的转化率仍然接近100%,苄胺的选择性保持在80%以上。通过TEM表征证明了Ni均匀的分散在载体上,且经过多次反应后活性组分Ni并没有发生团聚和烧结现象,说明催化剂具有良好的稳定性和潜在的应用前景。
【关键词】：镍基催化剂 加氢 苯甲腈 苄胺 N-苄亚甲基苄胺
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 腈类化合物加氢反应概述10-12
• 1.1.1 腈类化合物加氢生成伯胺的研究进展10-11
• 1.1.2 腈类化合物加氢生成亚胺的研究进展11-12
• 1.2 镍基催化剂在加氢反应的研究进展12
• 1.3 水滑石在催化领域中的应用12-15
• 1.4 本文的研究内容及意义15-16
• 第2章 实验部分16-23
• 2.1 实验试剂及仪器16-18
• 2.1.1 实验试剂16-17
• 2.1.2 实验仪器17-18
• 2.2 催化剂的制备18-20
• 2.2.1 核壳结构镍基纳米催化剂的制备18-19
• 2.2.2 负载型Ni/LDH催化剂的制备19-20
• 2.2.3 负载型Ni/MgAl(O)催化剂的制备20
• 2.3 催化剂的表征20-21
• 2.3.1 比表面及孔径分析（BET）20
• 2.3.2 X射线衍射（XRD）20-21
• 2.3.3 透射电子显微镜（TEM）21
• 2.3.4 氨-程序升温脱附（NH3-TPD）21
• 2.3.5 等离子体发射光谱仪（ICP）21
• 2.4 催化剂性能测试和产物的定量与定性分析21-23
• 第3章 核壳结构镍基纳米催化剂催化苯甲腈选择性加氢反应的研究23-34
• 3.1 引言23
• 3.2 结果与讨论23-33
• 3.2.1 X射线衍射（XRD）23-25
• 3.2.2 透射电子显微镜（TEM）25-27
• 3.2.3 比表面积及孔径分析（BET）27-28
• 3.2.4 催化剂性能测试28-31
• 3.2.5 NH3程序升温脱附（NH3-TPD）31-32
• 3.2.6 催化剂套用实验32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 负载型Ni基催化剂在苯甲腈加氢反应的研究34-39
• 4.1 引言34
• 4.2 结果与讨论34-38
• 4.2.1 X射线衍射（XRD）34-35
• 4.2.2 比表面及孔径分析（BET）35-36
• 4.2.3 透射电子显微镜（TEM）36-37
• 4.2.4 催化性能测试37-38
• 4.3 本章小结38-39
• 第5章 原位负载型催化剂在苯甲腈加氢反应中的性能39-44
• 5.1 引言39
• 5.2 结果与讨论39-43
• 5.2.1 催化剂筛选39-40
• 5.2.2 X射线衍射（XRD）40-41
• 5.2.3 比表面积及孔径分析（BET）41-42
• 5.2.4 透射电子显微镜（TEM）42-43
• 5.2.5 二氧化碳-程序升温脱附（CO2-TPD）43
• 5.3 本章小结43-44
• 第6章 结论44-45
• 参考文献45-51
• 致谢51-52
• 攻读学位期间取得的科研成果52

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本文编号：892464