Ni-P非晶态合金/酸化膨润土的制备及加氢性能

硝基苯液相催化加氢制苯胺是目前苯胺生产的一种重要方法,其中非晶态合金对该过程有较好的催化活性。本文采用微波加热干燥辅助浸渍-化学还原法制备了Ni-P非晶态合金/酸化膨润土催化剂,通过XRD、XPS、SEM、H_2-TPR、H_2-TPD对催化剂进行了表征,并用于硝基苯加氢制苯胺中,研究了催化剂结构与其催化加氢性能的关系。结果表明,微波加热法与传统加热法制备的催化剂均为非晶态结构,与传统干燥的方式相比,微波加热主要是提高了Ni活性位的分散度,改变了Ni活性位的表面电子态,增强了Ni活性中心与酸化膨润土载体之间的作用力。该催化剂的催化活性和稳定性显著高于由传统加热法制备的Ni-P非晶态合金/酸化膨润土。当Ni负载量为20%时,在反应温度为110℃、氢气分压为1.8MPa的条件下,硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达98.5%和98.8%,并且Ni-P非晶态合金/酸化膨润土催化剂循环使用6次后仍维持好的稳定性。     

制备条件对Ni-P非晶态结构及其对催化硝基苯加氢的影响

采用化学还原法制备了Ni-P非晶态催化剂,研究了制备过程中pH值及P/Ni摩尔比对催化剂结构及硝基苯催化加氢合成苯胺的影响。结果表明,在Ni-P非晶态催化剂的制备过程中,制备液初始pH值和P/Ni摩尔比是影响催化剂物化性质的主要因素。高pH值下制备的Ni-P催化剂为非晶态结构,适宜的制备液初始pH值为11.0,此时催化剂的热稳定性好,比表面积为13.7m2/g。当P/Ni摩尔比低于4时,Ni-P催化剂中Ni-P非晶态相的含量较少,适宜的P/Ni摩尔比为4。添加P/Ni摩尔比为4,在制备液pH值为11.0条件下制备0.2gNi-P非晶态催化剂,反应3h后硝基苯的转化率及苯胺的收率分别为55.2%和53.8%。     

非晶态Ni-P合金上硝基苯催化加氢制苯胺的本征动力学

Ni-P非晶态合金催化剂因其晶体结构的特殊,具有较好的催化活性。以硝基苯液相催化加氢合成苯胺为目标反应,运用Matlab软件并借助Levenberg-Marquardt算法估计反应动力学模型的参数,根据参数估计结果筛选动力学机理模型,对新型Ni-P非晶态合金催化剂的本征动力学进行研究,为催化剂的进一步开发和反应器设计提供理论依据。结果表明,Ni-P非晶态合金催化剂的颗粒较小,过程内扩散的影响可以忽略不计,当搅拌速率达到600 r·min^-1时,反应过程的外扩散影响也可忽略。在（373.15~403.15） K、氢压1.0 MPa、非晶态Ni-P催化剂质量0.2 g、硝基苯质量2.0 g和无水乙醇质量8.0 g条件下,硝基苯分子不吸附,硝基苯分子与解离吸附的氢原子在催化剂表面反应,苯胺脱附为硝基苯加氢合成苯胺反应的速率控制步骤,本征动力学模型为：r_j=kc_A/1+b_H2α_H2p_H2,表面反应的指前因子为1.08×105 min^-1,活化能为51.81 kJ·mol-1,氢气吸附热为64.12 kJ·mol^-1。     

负载型非晶态合金的结构及催化加氢性能

采用还原法制备了负载型Ni-B、Ni-P体系非晶态合金催化剂，对其结构进行了物化表征。该方法制备的非晶态合金克服了以往制备方法的非晶态合金比表面积小、热稳定性差的缺点。以甲苯、苯乙烯、苯乙炔、硝基苯、环己酮和己二腈为模型化合物，研究了负载型非晶态合金的催化加氢反应性能，并与多晶Ni催化剂进行对比。结果表明，非晶态合金具有更优越的催化加氢性能，并有可能作为含不同不饱和基团化合物的选择加氢催化剂。     

非晶态镍-硼合金柱撑膨润土催化剂的制备及其加氢性能的研究

采用浸渍-化学还原法制备了非晶态镍-硼合金柱撑膨润土催化剂,考察了催化剂不同制备条件对其催化硝基苯加氢制苯胺反应性能的影响;并对催化剂的晶相、形貌和比表面积等方面进行了表征。结果表明,非晶态镍-硼合金柱撑膨润土催化剂具有较大的比表面积,非晶态镍-硼在柱撑膨润土孔道中分散性较好,具有较好的催化加氢性能和稳定性。非晶态镍-硼柱撑膨润土催化剂在加氢反应的初始压力为2.0 MPa、温度为110 ℃、反应时间为2 h条件下,催化硝基苯加氢制苯胺的转化率和选择性分别达到92.6%和96.1%,并且催化剂在连续使用6次后硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别为88.9%和93.8%。     

非晶态Ni-M-P催化剂用于间氯硝基苯加氢的研究

采用化学还原法制备了Ni-M-P (M=Cu, Ca, Zn, Sn, Co)非晶态合金催化剂,用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等方法对催化剂的组成、结构及形貌进行了表征,以间氯硝基苯液相催化加氢合成间氯苯胺为目标反应,对所制备催化剂性能进行系统评价,以解决催化加氢合成间氯苯胺过程中的氢解脱卤问题.研究结果表明,在所制备的三元非晶态合金催化剂中,在不加脱卤抑制剂的情况下,反应温度110 ℃、氢气压力1.0 MPa的反应条件下,当Ni:Co = 1:1(摩尔比)时,Ni-Co-P表现出较高的加氢性能和抑制脱卤性能,间氯硝基苯的转化率可达到99.0 %,间氯苯胺的选择性也达到了99.3 %,其转化率和选择性较其它三元催化剂和Ni-P催化剂有较大提高.从催化剂的微观结构和电子效应等方面讨论和解释了添加第三组分金属对Ni-P非晶态合金催化剂催化性能的影响.     

镍基非晶态催化剂上氯代硝基苯选择性加氢合成氯代苯胺

分别以碳纳米管(CNTs),γ-Al2O3,Si O2,Ti O2为载体,Ni、B为活性组分,采用浸渍-化学还原法制备了一系列负载型Ni-B非晶态合金催化剂,并将其用于三种氯代硝基苯液相加氢反应。采用电感耦合等离子体光谱、X-射线衍射、透射电子显微镜、差示扫描量热等手段研究了催化剂的非晶性质、Ni的担载量及催化剂的热稳定性。结果表明,负载型Ni-B非晶态合金催化剂在氯代硝基苯液相加氢反应中表现出较高的活性和良好的选择性,其中以CNTs为载体的非晶态合金Ni-B催化剂可使三种氯代硝基苯的转化率均达到了99.9%,加氢脱氯率小于2.5%。讨论了CNTs和Ni-B非晶态合金之间的相互作用与催化剂的催化性能的关系。     

硝基苯在负载型非晶态合金催化剂Ni-B/K_2Ti_6O_(13)上加氢合成苯胺

非晶态Ni-B催化剂具有优异的催化加氢性能,但其稳定性差限制了其推广应用。该文采用特殊结构的K2Ti6O13为载体,通过浸渍-化学还原法制备了负载型非晶态合金催化剂Ni-B/K2Ti6O13,考察其催化硝基苯加氢的性能。采用XRD、TG、TPR、比表面积-孔径分布测试对催化剂进行了表征。结果表明,在非晶态Ni-B催化剂中加入适量的K2Ti6O13稳定了催化剂表面的Ni-B物种,提高了非晶态Ni-B催化剂的活性和稳定性。Ni适宜负载量(Ni的理论质量与K2Ti6O13质量的百分比)为30%时,在反应温度为100℃、氢气分压为2.0 MPa的条件下反应120 min,硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达99.5%和98.0%,并且催化剂循环使用6次后转化率和选择性分别为98.0%和93.0%。     

载体对非晶态催化剂的氯代硝基苯加氢性能影响

以纳米碳管(CNTs)、γ-Al2O3、活性炭(AC)、SiO2为载体,Pt、Sn为活性组分,采用浸渍-化学还原法制备了负载Pt-Sn双金属非晶态催化剂,采用XRD、SEM、SAED、EDS等技术手段对催化剂进行了表征,明确了催化剂的非晶态性质、结构形态、粒子大小和元素组成等.以氯代硝基苯液相加氢为目标反应,对各催化剂的催化性能进行了评价.结果表明负载Pt-Sn非晶态催化剂在氯代硝基苯加氢反应中具有较好的活性和良好的选择性,其中以CNTs为载体的非晶态催化剂可使三种氯代硝基物加氢转化率达到99.9%,加氢脱氯率小于1.2%.从载体的微观结构、金属-载体相互作用、活性组分在载体表面的几何效应和电子效应等方面对载体响氯代硝基苯加氢性能进行了讨论.     

MoS_2/C催化剂上硝基苯催化加氢的反应研究

采用浸渍法制备了负载型MoS2/C催化剂,研究了该催化剂上硝基苯催化加氢反应。结果表明,在压力1.5 MPa,温度80℃条件下,硝基苯的转化率可达95%,其加氢主产物为苯胺,副产物主要有乙基苯胺类、甲基苯胺类、喹啉类。该催化剂反应活性较高,反应条件比较温和、操作简单,但产物相对复杂。     

硝基苯在Ni-Mo-P-EG非晶态催化剂上 选择加氢合成苯胺

由硝基苯选择加氢合成苯胺是一条绿色合成路线,其核心技术是研制高效的选择加氢催化剂。通过浸渍-化学还原法制备了非晶态Ni-Mo-P-膨胀石墨(EG)催化剂,考察了其催化硝基苯选择加氢的性能。并采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、程序升温还原(TPR)、比表面积-孔径分布测试等手段对催化剂进行了表征。研究表明,在非晶态的Ni-Mo-P催化剂中掺入适量的膨胀石墨增大了催化剂的比表面积和孔容,稳定了催化剂表面的Ni-Mo-P物种,提高了非晶态Ni-Mo-P催化剂的活性和热稳定性。以Ni-Mo-P的质量为基准,膨胀石墨的适宜添加质量分数为8%,该催化剂在反应温度为110℃、氢气分压为1.8 MPa的条件下反应90 min,硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达99.5%和99.9%。     

响应面法优化柱撑型非晶态Ni-B合金催化硝基苯加氢合成苯胺的工艺研究

在柱撑型非晶态合金Ni-B合金催化剂上,采用响应面法,对硝基苯加氢合成苯胺的工艺条件进行优化。在单因素实验的基础上,以苯胺收率为响应值,选取反应时间、反应温度、氢气初始压力和催化剂用量为自变量,采用Box-Behnken设计和响应面法,考察各自变量及其交互作用对苯胺收率的影响,得到了多项式回归方程。结果表明,硝基苯加氢合成苯胺的最佳工艺条件为:反应时间129min,反应温度114℃,氢气初始压力2.0MPa,催化剂用量1.9%。在此工艺条件下,苯胺的收率为90.11%,与预测值90.38%的绝对误差为0.27%,表明采用响应面法优化非晶态合金柱撑膨润土催化剂催化硝基苯合成苯胺的工艺参数,具有较高的准确性。该催化剂具有较高的稳定性,循环使用6次后,苯胺的收率仍保持在84.18%。     

碳基固体酸在硝基苯加氢制备对氨基苯酚中的应用

考察了以马铃薯淀粉为碳源制备的碳基固体酸催化剂和质量分数3%的Pt/C为加氢催化剂作用下硝基苯加氢制备对氨基苯酚的反应条件，在以酸度为2.316mmol/g的固体酸为酸性催化剂时，优化的反应条件下硝基苯的转化率100%，对氨基苯酚的选择性67.6%。总结了硝基苯加氢制备对氨基苯酚的反应机理：(1)硝基苯在Pt/C催化剂上发生加氢反应生成中间产物苯基羟胺；(2)苯基羟胺在固体酸催化剂上发生Bamberger重排反应生成对氨基苯酚；(3)主要的副反应包括：苯基羟胺进一步加氢生成苯胺，苯基羟胺歧化反应生成苯胺和亚硝基苯，苯基羟胺与亚硝基苯发生缩合反应生成副产物氧化偶氮苯。通过机理分析和实验验证，提出要提高对氨基苯酚的收率，需综合考虑硝基苯加氢过程和Bamberger重排反应过程。     

微乳法制备的Pt-B/Al_2O_3在对氯硝基苯加氢动力学上的研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/环己烷/H2Pt Cl6溶液的微乳液体系制备了非晶态Pt-B/Al_2O_3催化剂,并对催化剂进行了TEM、SAED和XPS表征。以对氯硝基苯(p-CNB)选择加氢反应为探针,考察了微乳液体系中CTAB/正丁醇/环己烷质量比、微乳液体系中水相含量以及制备方法对催化剂加氢性能的影响,并进行了反应动力学研究。催化剂表征及催化加氢性能测试表明:与浸渍法相比,微乳液法制备的催化剂中Pt-B非晶态合金粒子粒径小且分布更加均匀,其p-CNB加氢反应的催化剂活性(以转换频率TOF表示)从0.065 s-1提高到0.166 s-1;当CTAB/正丁醇/环己烷质量比为16∶24∶60,微乳液体系中H2Pt Cl6溶液(w)4%时,单微乳液法制备的催化剂用于p-CNB加氢反应,p-CNB转化率为76.8%,p-CAN选择性为95.9%。动力学研究表明:p-CNB加氢反应近似为一级反应,其表观活化能为29.34 k J/mol。     

Au-Ru/TiO2催化硝基苯和苯甲醛一锅法合成N-苄基苯胺

采用沉积-沉淀法制备出一系列Au-Ru/TiO2双金属催化剂,用于硝基苯与苯甲醛一锅法加氢反应合成N-苄基苯胺。考察了Ru负载量对Au-Ru/TiO2加氢性能的影响,并采用X射线衍射和扫描电镜等方法对催化剂进行表征。结果表明,Au和Ru产生协同作用共同促进加氢作用。负载Ru质量分数为1.5%的催化剂具有最好的加氢活性和N-苄基苯胺选择性。优化的N-苄基苯胺合成工艺条件为：催化剂用量占硝基苯质量的15%,溶剂为甲苯,氢压1.1 MPa,反应温度80 ℃。此条件下,硝基苯转化率100%,N-苄基苯胺选择性88.2%     

非晶态Pd-B/Al2O3催化剂用于邻氯硝基苯加氢合成邻氯苯胺的研究

用化学还原法制得了Pd-B/Al2O3非晶态催化剂,并用于邻氯硝基苯液相加氢反应的研究.采用XRD、SEM、SAED等技术手段对催化剂进行了表征,表明Pd-B以超细颗粒的形式分散在载体上,并且明确了催化剂的非晶态性质、结构形态等.以邻氯硝基苯液相加氢为目标反应,对所制备催化剂的催化性能进行系统评价.在反应温度90℃、氢气压力1.0MPa的反应条件下,邻氯硝基苯的转化率达99.9%,邻氯苯胺的选择性达98.0%;在不加脱卤抑制剂的情况下,脱卤率小于2%,表明负载Pd系非晶态催化剂具有较好的邻氯硝基苯加氢活性及良好的选择性,优于Pd基晶态催化剂和Ni基晶态催化剂.从催化剂的微观结构、金属-载体相互作用、活性组分在载体表面的几何效应和电子效应等方面对非晶态催化剂响影响邻氯硝基苯加氢性能进行了讨论和解释.     

碳纳米管上Pt-B负载方式对其间氯硝基苯加氢性能影响

选择性地将Pt-B非晶态合金负载于碳纳米管(CNT)的管内和管外,制备出CNT管内负载(Pt-B-in/CNT)和管外负载(Pt-B-out/CNT)的非晶态合金催化剂。以间氯硝基苯(m-CNB)选择加氢反应研究CNT上Pt-B负载方式对其催化性能影响。TEM和ICP分析表明,与CNT管外负载方式相比,采用CNT管内负载方式能有效抑制Pt-B粒子生长团聚,减少活性组分流失。m-CNB加氢表明,Pt-B-in/CNT(0.432 s-1)催化活性远高于Pt-B-out/CNT(0.329s~(-1)),并表现出更好的热稳定性和循环使用性能。     

负载型Ni-B/γ-Al_2O_3非晶态合金催化剂苯加氢性能

采用化学还原法制备了负载型Ni-B/γ-Al2O3非晶态合金催化剂,并对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、比表面积检测(BET)、程序升温还原(TPR)表征。以苯加氢为探针反应,在高压微反装置上考察了活化温度、Ni-B摩尔比、Ni质量分数等制备条件对催化剂加氢性能的影响。实验结果表明,Ni-B以非晶态的形式负载在γ-Al2O3载体上,最佳活化温度为200—260℃,Ni-B/γ-Al2O3非晶态合金催化剂最佳Ni-B摩尔比为1∶3.4;Ni质量分数增加使催化剂的加氢活性提高。在反应压力0.5 MPa、氢苯摩尔比4,空速1.0 h-1的条件下,反应温度高于160℃时,苯加氢制环己烷产率均为100%。     

硝基苯在Ni-B/ K2Ti6O13非晶态合金催化剂上选择加氢合成苯胺

非晶态Ni-B催化剂具有优异的催化加氢性能,但其稳定性差限制了其推广应用。本文采用特殊结构的K2Ti6O13为载体,通过浸渍-化学还原法制备了非晶态Ni-B/K2Ti6O13催化剂,考察其催化硝基苯选择加氢的性能。采用XRD、TG、TPR、比表面积-孔径分布测试等手段对催化剂进行了表征。研究表明,在非晶态Ni-B催化剂中加入适量的K2Ti6O13稳定了催化剂表面的Ni-B物种,提高了非晶态Ni-B催化剂的活性和稳定性。适宜负载量（Ni的理论负载量）为30%时,在反应温度为100℃、氢气分压为2.0 MPa的条件下反应120 min,硝基苯的转化率和苯胺的选择性分别可达99.5 %和98.0%,并且反应6次后转化率和选择性分别为98%和93%。     

氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺的催化剂研究进展

综述了近期氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺的催化剂研究进展,对贵金属(包括贵金属纳米簇催化剂及负载型贵金属催化剂)、骨架镍及非晶态合金等催化剂的结构和性能特点进行了分析和比较。贵金属催化剂活性高,选择性好,反应条件温和。雷尼镍催化剂具有价格较低的优势,但其加氢脱氯的副反应较为严重,多需要采用具有毒性的助催化剂来提高产物的选择性。非晶态合金作为一种新型催化材料具有很好的催化反应性能,其热稳定性还有待进一步提高。