基本信息
- 项目名称：
- 负载型纳米钌催化剂催化加氢合成间苯二胺工艺研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 《负载型纳米钌催化剂催化加氢合成间苯二胺工艺研究》是一篇自然科学类的学术论文, 作者陆琪、杨超现就读于兰州石化职业技术学院石油化学工程系炼油技术092班，属专科二年级学生。该作品以高分子／二氧化硅双重负载的纳米钌为催化剂,采用间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺。
- 详细介绍：
- 间苯二胺是一种重要的有机化工原料和中间体, 通常由间二硝基苯还原制得。工业上普遍采用化学还原法, 此工艺虽简单但产生大量带有机毒物的铁泥,不易处理且污染严重。因此, 迫切需要开发清洁的氢化还原生产工艺。催化加氢还原法具有产品质量好、三废少及后处理容易等优点, 是环境友好的绿色工艺。因此探寻高效经济的催化反应体系, 有重大社会意义。该论文以高分子／二氧化硅双重负载的纳米钌为催化剂,采用间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺, 系统考察了反应温度、压力、催化剂用量、溶剂等因素对催化剂反应性能的影响, 同时对催化剂的稳定性进行了研究。实验结果表明, 该催化剂具有很高的催化活性, 以甲醇为溶剂, 间二硝基苯初始浓度0.5mol/l, 温度80℃, 压力1.5MPa, 反应1.5h后，间二硝基苯转化率和间苯二胺选择性分别达到95.6%和99%以上；同时, 催化剂具有良好的稳定性, 经过25次套用实验后, 催化剂的反应性能未发生明显变化。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本论文研究的目的: 探索纳米钌催化剂的制备及在催化加氢合成间苯二胺的小试工艺参数 基本思路: ①采用配位转化法制备高分子／二氧化硅双重负载的纳米钌催化剂；②通过间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺。
科学性、先进性及独特之处
- 纳米材料具有传统材料不具有的许多崭新特征, 已成为材料科学研究的热点, 将普通的铂、镍、钌等金属催化剂制成纳米微粒，可大大改善催化效果，提高反应器的效率。考虑到金属钉价格昂贵，本文采用无机一有机高分子双载体来担载纳米钌催化剂，一方面利用超细SiO2 的高分散性来提高催化剂的有效表面积，同时利用高分子本身所具有的保护作用，使纳米钌粒子不仅易于制备，且稳定性得以提高，具有重要的社会效益和应用价值。
应用价值和现实意义
- 间苯二胺是一种重要的有机化工原料和中间体, 通常由间二硝基苯还原制得。工业上普遍采用化学还原法, 此工艺虽简单但产生大量带有机毒物的铁泥,不易处理且污染严重。因此, 迫切需要开发清洁的氢化还原生产工艺。催化加氢还原法具有产品质量好、三废少及后处理容易等优点, 是环境友好的绿色工艺。因此探寻高效经济的催化反应体系, 有重大社会意义。
学术论文摘要
- 以高分子／二氧化硅双重负载的纳米钌为催化剂,采用间二硝基苯液相催化加氢制备间苯二胺, 系统考察了反应温度、压力、催化剂用量、溶剂等因素对催化剂反应性能的影响, 同时对催化剂的稳定性进行了研究。实验结果表明, 该催化剂具有很高的催化活性, 以甲醇为溶剂, 间二硝基苯初始浓度0.5mol/l, 温度80℃, 压力1.5MPa, 反应1.5h后，间二硝基苯转化率和间苯二胺选择性分别达到95.6%和99%以上；同时, 催化剂具有良好的稳定性, 经过25次套用实验后, 催化剂的反应性能未发生明显变化。
获奖情况
- 该作品已被《应用化工》刊登在2011年第一期。
鉴定结果
- 该课题没有鉴定
参考文献
- [1]王文灿, 刘少文等. 催化加氢合成间苯二胺的研究进展[J]. 化学与生物工程, 2010, (03): 6～8. [2]许琼, 王磊, 陈骏如等. 有机胺修饰的Ru-Ir/γ-Al2O3催化剂上对氯硝基苯选择性加氢[J].催化学报, 2007,(07) : 3-5. [3]刘皓, 李若愚, 张濛等. 漆原镍催化剂用于硝基化合物催化加氢 [J]. 催化学报, 2009, (07): 29-35 [4]刘迎新, 陈吉祥, 张继炎. Effects of the Supports on Activity of Supported Nickel Catalysts for Hydrogenation of m-Dinitrobenzene to m-Phenylenediamine[J].Chinese Journal of Chemical Engineering, 2007,(01):63～67. [5]高飞鹏. 纳米金属簇的制备及其对邻氯硝基苯催化性能的研究[D]. 青岛科技大学, 2008 . [6]侯洁.钉基催化剂对二硝基苯类化合物选择性加氢制备硝基苯胺的研究[D].大连理工大学，2008. [7]张新波,许莉勇等. 溶剂对间二硝基苯催化加氢制间苯二胺反应过程的影响[J].过程工程学报. 2010, (02):304～308.
同类课题研究水平概述
- 间苯二胺又名1，3-苯二胺，是一种重要的有机化工原料和中间体, 在染料工业被广泛用作偶氮染料、毛皮染料、活性染料和硫化染料的中间体; 另外,还用于媒染剂、染发剂、显色剂、橡胶配合剂、环氧树脂固化剂、石油添加剂、水泥促凝剂以及金属溶解剂等的合成。近几年来,国外对间苯二胺在工程材料(尤其是在特种纤维)等领域的应用研究很活跃,大量用于芳香聚酰胺和聚氨酯高分子材料,用量也逐年增加。 目前, 工业上生产间苯二胺多采用间二硝基苯硫化碱还原法和铁粉还原法，这两种方法虽然生产工艺并不复杂，但生产成本较高，并且产生大量有毒的废水废渣难于处理，严重污染环境。与之相比,催化加氢法具有产物收率高、质量好、成本低、三废少等优点,具有广阔的应用前景。催化加氢法常用的催化剂有Raney Ni和贵金属催化剂, 前者在制备时会造成环境污染,且催化剂易自燃; 而后者价格昂贵,较难回收利用。因此,研制成本低、活性高且环境友好的催化剂具有重要的社会效益和应用价值。负载型钌基催化剂具有价廉以及活性高等优点,广泛用于多种加氢反应中，而其在间二硝基苯催化加氢中的应用较少。本文采用配位转化法成功的制备了高分子／二氧化硅双重负载的纳米钌催化剂，系统考察了反应温度、压力、溶剂比及催化剂用量对反应性能的影响, 同时对催化剂的稳定性进行了研究。
