2,2'-二氯氢化偶氮苯的电化学合成工艺研究
由2,2’-二氯氢化偶氮苯(DHB)在酸性介质中发生转位重排可生成3,3’-二氯联苯胺(DCB),该物质是合成黄色系染料的重要中间体,该系列的染料占有机染料总量的四分之一左右。DHB的制备方法主要有锌粉法,铝粉法,水合肼法,催化加氢法等,随着日益突出的环境问题和不断上涨的劳动力成本,原来的制备方法存在着污染严重,操作复杂,安全隐患多,贵金属催化剂成本高等缺点,其应用和发展越来越受局限。基于离子膜的电化学还原法,具有清洁环保,三废产生少,反应条件温和等优点越来越受到研究者的青睐。
本文使用自制的电解槽,多孔不锈钢板做阳极,阴极为泡沫镍和铁网的复合电极,阴阳极之间用全氟磺酸离子膜作为膈膜,研究了催化剂对反应效果的影响,主要对比了三种不同催化剂一氧化铅、四氧化三铅和硝酸铅的催化效果,催化剂的负载情况和催化剂用量对催化效果的影响,极板的活化情况对催化效果的影响,并探讨了可能的催化机理。研究发现,三种催化剂都有催化活性,发现真正起催化作用的是一氧化铅,用循环伏安法研究活化前后的极板发现,催化剂活化后极板有较大的活性；用动态扫描电势法,研究了活化后极板电压,发现经一氧化铅活化后,极板电压有大幅的降低；用扫描电镜观察,催化剂在极板表面的涂覆分散情况,发现催化剂经涂覆分散活化后,呈絮状均匀负载在极板表面,为原料在极板表面的吸附提供了良好的负载场所。最后探讨了可能的反应机理,认为催化剂的作用在原料向中间产物的转换阶段,而在中间产物向目标产物的转化中,催化剂的作用已不明显。接着研究了不同的初始电流,初始温度,阳极液浓度,搅拌速度和电极材料对反应的影响。结果发现,本实验用催化活性较好的镍铁复合电极,初始电流密度应选择1.1A／dm2,初始温度应选择65℃,阳极液浓度选择质量分数25％的氢氧化钠溶液,经优化后DHB的合成产率可达96％。
最后,还对电化学合成的后处理工艺进行了进一步的研究,发现阴阳极的溶液再回收处理后仍能得到比较理想的产物产率,对反应后极板上催化剂的循环利用情况研究发现,极板上催化剂仍可循环利用,但反应时间有所增加,需补加少量催化剂,说明该工艺是一套可循环利用的绿色合成工艺。
2,2'-二氯氢化偶氮苯;DHB阳离子交换膜;电化学合成;后处理工艺;催化机理
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
孟庆函
2011
中文
O625.65;O621.259.2
81
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）