钛基纳米二氧化钛电极的电催化性能及在电合成对氨基苯酚中的应用

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1、授予单位代码l旦垒塑学号‘或甲请号盟33lQ21密级——郑州大学硕士学位论文沦文题目：钛基纳米二氧化钛电极的电催化性能及在电合成对氨基苯酚中的应用作者姓名：程磊学科门类：上学专业方向：化学工艺导师姓名、职称：赵建宏副教授2006年5月17日摘要近年来，国内外医药、橡胶、染料等工业的快速发展致使对氨基苯酚(PAP)需求量每年递增，加上对氨基苯酚新用途的不断开发，使对氨基苯酚需求进一步增大。开发目标产物收率高、成本低、投资少、环境安全性好的对氨基苯酚合成新工艺成为国内外学者研究的热点。其中，享有“绿色技术”美称的

2、硝基苯(NB)直接电还原合成技术更是成为热点中的热点。作为河南省重点攻关项目(No．03223023800)的一部分，本文主要进行了以下研究。直接电还原合成PAP过程的反应液为PAP、苯胺、未反应的NB及H2S04水溶液，反应液中PAP和苯胺的同时快速分析尚未见报道。本文将等吸收点双波长紫外分光光度法和气相色谱法相结合，建立了可同时对电合成PAP反应液中PAP、苯胺、未反应的NB进行定量分析的新方法。采用牺牲阳极法和直接水解法制备得到钛基纳米二氧化钛(Ti／naIlo—Ti02)膜电极。通过对钛醇盐凝胶进行D

3、SC—TG分析和对产品进行Ⅺm检测发现，纳米二氧化钛为锐钛矿型，经Scherrer公式计算，粒径分布为10．30m，选择煅烧温度为450℃，煅烧时间40min；经SEM分析，可以看出纳米薄膜中颗粒分布均匀、成分稳定，粒径分布同Schen_er公式计算结果相符。最后对牺牲阳极法与直接水解法的优劣进行评价，认为牺牲阳极法更为经济适用，工业化前途较好。对Ti／nano．Ti02膜电极进行了硫酸+H20体系及硫酸+H20+NB体系下的循环伏安研究，并和cu、Ni、蒙乃尔(Monel)合金电极进行对比，结果表明：Ti／

4、nano—Ti02膜电极具有较高的析氢过电位及较高的NB电还原催化活性，反应机理不同于其它各电极的直接电还原，而是电化学偶联随后化学催化反应(EC7)机理。采用疲劳测试和破坏试验对电极进行了稳定性的考察，发现自制的Ti／naIlo．”02电极有很优良的耐酸、耐热性能。经1000次循环伏安扫描，电极表面无变化，纳米二氧化钛涂膜只在沸腾的HF+HCL的混合溶液中才发生溶解。表明该电极稳定性优良，有工业化应用的前途。电合成实验发现：NB在Ti／nano-Ti02膜电极上具有最高的PAP收率和电流效率，各研究电极的催

5、化活性顺序为：铜电极<镍电极<蒙乃尔合金电极

6、mspects．Wiulthedevelopmentofmedicine，mbberanddyeindustⅨtlleneedforp—aminophen01w白syearlyincreaSedbothinC越naaIldabroad，howeVerthesupplyisinsumcient．Thetechnologyofdirectelec廿ochemicalsyIlthesisofPAPisch8ract西zedbymildreactionconditions，highproductpurity龃dred

7、ucedwaste，andiscalledaS“GreenTechn0109y’’．Asaresearchcom饥tsof龇subjectswhichfundedbyHcnanKeyResearchProjects(No．03223023800)in2003，thef01lowcontentshavebeenstudiedintllisdissertation．111theelectm—syIltllesisprocessof，一黜inophenol，supportingelectmlytesweresulf

8、uricacidaqueouss01ution，andthereactionsolutionwerethemixturesconsistingofp一锄inophenol，wat盯'H2S04，amlineandun—reactedNB．Thea11alysismethodthatcansimultaneouslyandrapidlyanalyzestllecontentsofp—a111inoph