P合金的改性及其催化硝基苯加氢制苯胺的研究

发布时间：2016-10-15 15:55

  本文关键词：膨润土及改性膨润土产品在化学工程中的应用及前景，由笔耕文化传播整理发布。

《广州大学》 2013年

非晶态Ni-Mo-P合金的改性及其催化硝基苯加氢制苯胺的研究

代倩雯  

【摘要】：硝基苯液相选择加氢制备苯胺是一条绿色合成路线，其核心技术是研制高效的选择加氢催化剂。非晶态合金因其具有各向同性、丰富的配位不饱和原子及较强的表面活性密度，比晶态合金具有更好的催化活性和抗毒性，被认为是一类高效清洁的新型催化材料。然而，比表面积小、热稳定性差等缺点大大限制了其实际应用。 本文通过超声波辅助化学还原法制备了Ni-Mo-P非晶态合金催化剂，考察了最佳超声条件。为进一步提高催化剂的热稳定性，再分别引入无机层状材料钛酸钾、膨润土和膨胀石墨，通过浸渍-化学还原法制备了改性Ni-Mo-P非晶态合金催化剂；并以超声波辅助浸渍-化学还原法制备了不同膨胀石墨掺量的Ni-Mo-P-EG非晶态合金催化剂。 同时，以硝基苯选择加氢制苯胺为探针反应，考察了催化剂的性能，并采用X射线衍射（XRD）、比表面积-孔径分布测试（BET）、热重分析（TG）、程序升温还原（TPR）、程序升温脱附（TPD）、扫描电镜（SEM）及光电子能谱（XPS）对催化剂进行了表征，探讨了超声波以及不同层状材料对Ni-Mo-P非晶态催化剂的结构、热稳定性、比表面与孔径分布、还原性能、吸氢性能以及形貌等方面的影响。 结果表明，适当强度的超声波对催化剂的非晶态结构不产生影响，并能有效提高其比表面积，使活性中心分散更均匀。在70W超声功率下处理25min，催化剂的比表面积可达313.5m2/g，此时硝基苯的转化率和苯胺的选择性比同等条件下未经超声处理前分别提高了21.4%及0.3%。而超声波强度过大或处理时间过长时，超声波空化作用造成的冲击波会产生局部高温，从而导致部分非晶态合金发生晶化，催化剂活性下降。 通过无机层状材料钛酸钾、膨润土和膨胀石墨对非晶态Ni-Mo-P催化剂的改性研究发现，膨胀石墨的改性效果优于钛酸钾和膨润土。由于Ni-Mo-P非晶态合金可以进入膨胀石墨的片层及其层间的微孔内形成一种夹心结构，进而可以扩大催化剂的比表面积，产生更多的活性中心，并通过石墨片层之间的相互作用来稳定催化剂的活性物种，从而使Ni-Mo-P非晶态催化剂的活性和热稳定性得到提高。 适量的膨胀石墨不会影响催化剂的非晶态结构，但随着石墨掺量的提高，单位质量的活性物种减少，在膨胀石墨层孔内的催化剂更难被还原，故导致其活性下降。经研究发现，膨胀石墨的适宜添加量为8wt%。在反应温度为110℃、氢气分压为1.8MPa的条件下反应90min时，，硝基苯的转化率和苯胺的选择性可达99.9%。催化剂循环使用6次后硝基苯的转化率和苯胺的选择性仍能保持98.2%和98.4%。 催化加氢，尤其是选择性加氢是重要的现代化工过程，其核心是催化剂研究。通过价廉易得的膨胀石墨改性Ni-Mo-P非晶态合金催化剂是一项很有意义的研究工作。由于膨胀石墨是由片层结构的石墨烯堆积而成，而石墨烯是一具有优异电子传导性能的新材料，可能会促进氧化还原反应中的电子转移。但从膨胀石墨到石墨烯还需要一系列过程，故膨胀石墨改性的Ni-Mo-P非晶态合金催化剂的制备还有待优化，其改性机理有待深入研究。

【关键词】：
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ426;TQ246.31
【目录】：

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本文编号：140953