文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
碳基固体酸催化剂制备及其在合成对氨基苯酚中的应用
姓名:邢宪军
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:王延吉
2011-05
河北工业大学硕士学位论文
碳基固体酸催化剂制备及其在合成对氨基苯酚中的应用
摘要
在能源和环境问题逐步加剧的今天,高效、环保的催化剂成为绿色化工追求的目标。
本文研究了一种廉价、高效的碳基固体酸催化剂,用以解决使用液体酸催化剂带来的腐蚀
设备、污染环境、产品分离提纯困难等问题。
本文以葡萄糖为碳化原料、浓硫酸为磺化试剂,制备了一种碳基固体酸催化剂。采用
IR、XRD、13C MAS NMR、元素分析和酸碱滴定等方法对碳基固体酸催化剂进行了表征。
结果表明,所制备的碳基固体酸催化剂是一种连有-SO3H 的多芳香稠环的无定型碳结构,
催化剂中所含的 S 元素基本全都以-SO3H 的形式存在,碳基固体酸的最大酸密度为
mmol/g。进一步优化了碳基固体酸的制备条件,研究发现,碳基固体酸适宜的制备条件是:
碳化温度 350 ℃、碳化时间 15 h、磺化温度 150℃、磺化时间 15 h、硫酸用量为 100 mL/(g
碳材料)。
将碳基固体酸催化剂代替液体酸硫酸用于硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚( PAP)反
应中,建立了由碳基固体酸和 Pt/SiO2 构成物理混合的微米尺度催化体系。重点考察了碳基
固体酸用量和工艺条件对 PAP 收率的影响,确定了适宜的操作条件:碳基固体酸用量为
g、反应温度为 115 ℃、反应时间为 4 h、氢气分压为 MPa。此时,硝基苯的转化率为
%、PAP 选择性为 %。
将金属 Pt 负载在碳基固体酸催化剂上,制备了新型纳米尺度的金属/碳基固体酸双功
能多相催化剂,并采用 XRD、IR、ICP 及酸碱滴定等方法对双功能催化剂进行了表征。将
制备的金属/碳基固体酸双功能多相催化剂用于硝基苯催化加氢合成 PAP 反应中,考察其
催化性能。结果表明:当反应温度为 115 ℃、反应时间为 4 h、氢气分压 MPa,双功能
催化剂用量为 g 时,PAP 收率为 %。进一步考察了双功能催化剂的稳定性,结果发
现,使用三次后,硝基苯的转化率和 PAP 的选择性均有所下降。
关键词:碳基固体酸,双功能催化剂,硝基苯,催化加氢,对氨基苯酚
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碳基固体酸催化剂制备及其在合成对氨基苯酚中的应用
PREPARATIONOF CARBON-BASED SOLID ACID FOR
SYNTHESIS OF P-AMINOPHENOL
ABSTRACT
In view of energy and environmental crisis, developing efficient and eco-friendly catalyst
has e a major area of research. In this paper, a kind of carbon-based solid acid catalyst was
prepared to solve the problems caused by liquid acid, such as equipment corrosion, environment
pollution, difficulty in separation of product, etc.
A kind of carbon-based solid acid catalyst was prepared by sulfonation of pletely
carbonized sucrose with sulfuric acid, and characterized by means of IR, XRD, 13C MAS NMR,
elemental analysis and acid-base neutralization titration, et al. The results indicated that the
carbon-based solid acid catalyst was amorphous carbon structure of polycyclic aromatic with
–SO3H. All the S element was presented in the form of –SO3H. The maximum acid density of
carbon-based solid acid catalyst was mmol/