探究金属固体酸催化剂上合成对氨基苯酚反应研究

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1、河北工业大学硕士学位论文金属/固体酸催化剂上合成对氨基苯酚反应研究姓名：马原辉申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王延吉;王淑芳20070301河北工业大学硕士学位论文金属/固体酸催化剂上合成对氨基苯酚反应研究摘要硝基苯加氢合成对氨基苯酚是目前对氨基苯酚合成中广泛采用的一种合成工艺。本文针对该工艺中存在的由于使用硫酸溶液而产生的腐蚀性强、污水治理量大等问题，制备了2-2-SO4/ZrO2(SZ)及S2O8/ZrO2(PSZ)固体超强酸，对影响其结构及酸性特征的各种因素进行了研究，并在此基础上制备了金属/超强酸双功能催化剂，以期实现非酸介质中硝基苯加氢合成对氨基苯酚反应过程。2-2-采用微

2、乳液法制备了SO4/ZrO2(SZ)及S2O8/ZrO2(PSZ)固体超强酸，利用XRD、BET、NH3-TPD、XPS、Pydridine-IR等表征手段，对影响固体超强酸形成、结构、酸性及催化活性的各种因素进行了分析。结果表明，微乳液法制备的SZ及PSZ样品，其颗粒大小均在10nm左右，且具有较大的比表面积。反应体系的pH值、样品的焙烧气氛、焙烧方式等对固体酸催化剂的形成和结构影响较大。pH值为9.0左右时制备的样品具有最大的比表面积。不同的焙烧温度，对样品的酸量、酸类型及酸强度分布有较明显的影响。在较低的焙烧温度下，样品表面B酸含量相对较高。随着焙烧温度升高，L酸含量趋于增大。在各自的晶

3、化温度下样品表面产生较大量的强L酸中心，更多强L酸的形成可能与ZrO2四方晶相的形成有关。不同的焙烧温度下制备的SZ与PSZ样品，催化剂的的活性差异很大。SZ与PSZ样品分别在600℃与550℃获得了最高的产品对氨基苯酚的收率，分别为30.6%和33.8%。分别对金属活性位上硝基苯加氢生成中间产物苯基羟胺和苯基羟胺在固体酸催化剂上重排两个反应过程进行了研究。降低反应温度、提高反应压力及加入一定量的助剂二甲基亚砜，均有利于提高苯基羟胺的选择性。相对液体酸中的重排反应，固体酸催化剂上的重排反应活化能较高，提高反应温度，可加快重排反应的进行。重排反应过程中存在明显的溶剂效应，以水为反应介质，有利于重

4、排反应的进行。考察了负载金属Pt对催化剂酸性及活性的影响。金属Pt的负载可明显增大催化剂表面酸量，但催化剂的酸强度降低。不同的Pt负载方法对催化剂超强酸性的影响差异较大，采用在焙烧后的超强酸上负载的方法制备的催化剂，催化剂表面酸量的增加主要以L酸为主，重排反应活性较低；采用在未焙烧的超强酸前体上负载的方法制备的催化剂，催化剂表面酸量的增加主要以B酸为主，其重排反应活性接近未负载催化剂上的活性水平。2-以制备的Pt-S2O8/ZrO2为催化剂，以水为反应介质，于反应温度150℃，氢气压力0.5MPa条件下，对硝基苯直接加氢合成对氨基苯酚反应过程进行了研究。在所确定的反应条件下，酸性位上进行的重排

5、反应相对于深度加氢副反应具有一定的竞争能力，降低Pt负载量可在一定程度上抑制过快的加氢反应速度，改善两种反应之间的竞争，从而获得较高的对氨基苯酚收率和选择性。i金属/固体酸催化剂上合成对氨基苯酚反应研究关键词：对氨基苯酚，硝基苯，催化加氢，固体超强酸，微乳液法，双功能催化剂ii河北工业大学硕士学位论文STUDYONTHESYNTHESISOFP-AMINOPHENOLOVERMETAL/SOLIDACIDCATALYSTABSTRACTAsingle-stepreactionofnitrobenzene(NB)intop-Aminophenol(PAP)throughcatalytic2-2-

6、hydrogenationisawidelyusedsynthesisrouteforPAP.SO4/ZrO2andS2O8/ZrO2assolidsuperacidwerepreparedforthesubstituteofH2SO4,whichresultingthestrongcausticityandthelargeamountofsewageintheproduction,andvariousfactorswhichaffectthesolidacidonstructureandaciditywereinvestigated.Andthenametal-solidsuperacidb

7、i-functionalcatalystwaspreparedforthepurposetoimplementthecatalytichydrogenationofnitrobenzenetoPAPinnonacidmedium.2-2-SO4/ZrO2(SZ)andS2O8/ZrO2(PSZ)solidsuperacidwerepreparedbymicroemulsionThefactorsw