直接電還原法合成對(duì)氨基苯酚的研究.pdf

1、該文以硝基苯為原料,在硫酸體系中,研究了不同電極材料上直接電還原合成對(duì)氨基苯酚的電極過(guò)程,并對(duì)其合成工藝進(jìn)行了探討.論文的主要研究工作為:運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)工程理論,結(jié)合硝基苯的電還原機(jī)理,設(shè)計(jì)出用于硝基苯直接電還原合成對(duì)氨基苯酚實(shí)驗(yàn)的板框式電解槽,并利用脈沖響應(yīng)法測(cè)定了該板框式電解槽的停留時(shí)間分布數(shù)據(jù),研究了流型隨流量變化的規(guī)律;通過(guò)動(dòng)態(tài)循環(huán)伏安法研究了硝基苯在不同電極上、不同條件下的循環(huán)伏安特性,初步評(píng)選出了用于硝基苯電還原的電極材料;結(jié)

2、合循環(huán)伏安的測(cè)定結(jié)果,在H型隔膜電解槽中采用三電極體系測(cè)定了硝基苯在不同電極上、不同條件下的穩(wěn)態(tài)極化曲線,得到了各主要因素的影響規(guī)律及硝基苯在各個(gè)電極上電還原的交換電流密度數(shù)值;在基礎(chǔ)研究結(jié)論指導(dǎo)下,采用板框式電解槽,在高溫、強(qiáng)酸、貧氧系統(tǒng)中,進(jìn)行了一系列的電解實(shí)驗(yàn),分別考察了電極材料、電流密度、通電量、硝基苯濃度、硫酸濃度等因素對(duì)收率及電流效率的影響,最終選擇以蒙乃爾合金電極作為陰極、鉛合金為陽(yáng)極、Dupont Nofion 417陽(yáng)

3、離子交換膜為隔膜,得到由硝基苯直接電還原制對(duì)氨基苯酚的最佳電解工藝條件:反應(yīng)溫度85℃,電流密度500A·m<'-2>,硫酸濃度20﹪(wt.),硝基苯的表觀濃度6.75﹪(wt.),通電量為理論通電量的0.95倍.在此條件下,連續(xù)電解600小時(shí),對(duì)氨基苯酚的收率和電流效率都穩(wěn)定在70﹪以上,這也證明了所設(shè)計(jì)的電解槽與反應(yīng)是相匹配的,選擇的電極材料和隔膜是比較穩(wěn)定的.同時(shí)在對(duì)蒙乃爾陰極的活性考察中發(fā)現(xiàn),蒙乃爾合金在連續(xù)使用600小時(shí)以后

4、,其活性及選擇性均下降.為了揭示蒙乃爾合金陰極在連續(xù)使用數(shù)百個(gè)小時(shí)后電催化活性劑選擇性下降的原因,采用X射線衍射儀(XRD)、電子掃描電鏡(SEM)和電子能譜分析儀(EDS)對(duì)電解實(shí)驗(yàn)所用的蒙乃爾陰極材料在電解實(shí)驗(yàn)前后的表面狀態(tài)進(jìn)行了表征,結(jié)果表明:所使用的蒙乃爾合金陰極材料在電解實(shí)驗(yàn)前后均屬于Cu-Ni合金,使用600hr后,由于表面層元素組成和幾何排布發(fā)生了變化,即合金中表面自由焓較小的Cu元素向合金表面"富集",形成一種大理石結(jié)構(gòu)