Pt/MSU-S上硝基和羰基化合物催化加氢研究

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近年来,由于地球环境问题日益严重,绿色化学是今后化工领域的发展趋势。催化加氢工艺一般生成产物和水,具有很好的原子经济性,是实现绿色化学的一个很好手段。卤代苯胺是合成染料、除草剂、杀虫剂、医药的重要中间体,芳香醇也广泛应用于化工、香料、化妆品、医药等行业中。本论文着重于工业化催化加氢技术研究,开发一种高效催化剂用于卤代硝基苯、羰基化合物催化加氢制备卤代苯胺及芳香醇。  论文首先通过水热合成法制备了一种介孔的硅铝酸盐分子筛MSU-S(Si∶Al=33∶1),采用离子交换/乙醇还原法制备催化剂Pt/MSU-S。采用X-射线衍射分析(XRD)、比表面及孔容分析(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜分析(TEM)、氢气程序升温脱附(H2-TPD)等表征手段对样品形貌、孔结构、氢吸附能力进行分析。结果表明MSU-S具有规整的介孔结构,大的比表面积及孔体积,较强的水热稳定性,金属Pt在载体上高度分散、Pt颗粒粒径在5nm左右,而且有较强的氢吸附能力。这些性质对于其在催化加氢体系中提供了很好的条件。  将Pt/MSU-S应用于对氯硝基苯催化加氢反应,确定了优化反应条件:对氯硝基苯,1mmol; Pt/MSU-S(Pt0.1mol%);乙醇,3mL;30℃;常压下反应3h。在最优条件下对氯硝基苯的转化率为100%,对氯苯胺收率为98%。Pt/MSU-S对不同取代位的氯代硝基苯都具有高催化加氢活性,对应的氯代苯胺选择性高。研究发现,氯代硝基苯对位和间位氯不易脱落,而邻位氯易脱落。  论文研究了Pt/MSU-S催化加氢羰基化合物体系,选取两种羰基化合物:对甲氧基苯丙酮和3-环己烯甲醛。首先研究了Pt/MSU-S对对甲氧基苯丙酮催化加氢性能,得到最优反应条件:原料,对甲氧基苯丙酮,1g;Pt/MSU-S,0.1 g;95%乙醇,10mL;氢氧化钠,0.25mmol;60℃;1.5 MPa下反应1h。在最优条件下对甲氧基苯丙酮转化率高达99%,对甲氧基苯丙醇收率高达98%。在此基础上,研究Pt/MSU-S对3-环己烯甲醛的催化性能,确定优化反应条件:3-环己烯甲醛,1g;Pt/MSU-S,0.1g;乙醇,10mL;50℃;反应时间1h;压力1.0MPa。在最优条件下3-环己烯甲醛转化率高达99%,3-环己烯甲醇收率高达97%。  论文考察了Pt/MSU-S催化剂的稳定性,将Pt/MSU-S回收后分别用于氯代硝基苯及对甲氧基苯丙酮加氢反应中,仍然能够保持较高的催化活性,表明Pt/MSU-S催化剂具有很好的工业应用前景。
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