直接電還原法合成對氨基苯酚的研究.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氨基苯酚的電極過程,并對其合成工藝進行了探討.論文的主要研究工作為:運用化學反應工程理論,結合硝基苯的電還原機理,設計出用于硝基苯直接電還原合成對氨基苯酚實驗的板框式電解槽,并利用脈沖響應法測定了該板框式電解槽的停留時間分布數據,研究了流型隨流量變化的規(guī)律;通過動態(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,初步評選出了用于硝基苯電還原的電極材料;結

2、合循環(huán)伏安的測定結果,在H型隔膜電解槽中采用三電極體系測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)律及硝基苯在各個電極上電還原的交換電流密度數值;在基礎研究結論指導下,采用板框式電解槽,在高溫、強酸、貧氧系統(tǒng)中,進行了一系列的電解實驗,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、鉛合金為陽極、Dupont Nofion 417陽

3、離子交換膜為隔膜,得到由硝基苯直接電還原制對氨基苯酚的最佳電解工藝條件:反應溫度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,對氨基苯酚的收率和電流效率都穩(wěn)定在70﹪以上,這也證明了所設計的電解槽與反應是相匹配的,選擇的電極材料和隔膜是比較穩(wěn)定的.同時在對蒙乃爾陰極的活性考察中發(fā)現,蒙乃爾合金在連續(xù)使用600小時以后

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)使用數百個小時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)對電解實驗所用的蒙乃爾陰極材料在電解實驗前后的表面狀態(tài)進行了表征,結果表明:所使用的蒙乃爾合金陰極材料在電解實驗前后均屬于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",形成一種大理石結構