新型綠色硝化劑N-,2-O-,5-的電化學(xué)合成.pdf

1、硝化反應(yīng)可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、燃料、農(nóng)藥、殺蟲劑和含能材料等制造行業(yè).目前的硝化反應(yīng)基本上都是使用傳統(tǒng)硝硫混酸或硝醋酐作為硝化劑,這些反應(yīng)有副反應(yīng)發(fā)生、原子經(jīng)濟(jì)性差、不適于水敏性和酸敏性物質(zhì)的硝化尤其對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染.以N<,2>O<,5>為新型硝化劑的反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)速度快、選擇性高、無(wú)副反應(yīng)發(fā)生、過程無(wú)污染、可實(shí)現(xiàn)對(duì)酸或水敏感的有機(jī)物的硝化等優(yōu)點(diǎn). 本文著重對(duì)電氧化N<,2>O<,4>制備N<,2>O<,5>的電解

2、過程及對(duì)電解液的分離過程進(jìn)行了比較深入的研究.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了可拆分式電解槽裝置,考察了電解槽結(jié)構(gòu)對(duì)電解過程的影響,發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)設(shè)有檔板、增大電極面積及采用電解液并流方式,可以提高電解過程的N<,2>O<.5>收率,降低能耗.由于電解體系各組分具有強(qiáng)腐蝕性,所以選用了具有耐腐蝕的金屬氧化物涂層的Ti電極做電極板,考察了涂敷Pt、RukO<,2>-IrO<,2>和IrO<,2>等不同涂層電極對(duì)電解過程的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明IrO<,2>/Ti做陽(yáng)極,

3、IrO<,2>/Ti做陰極的電解結(jié)果最佳.親水性隔膜和疏水性太強(qiáng)的隔膜對(duì)實(shí)驗(yàn)過程均不利.親水性隔膜強(qiáng)化了水的滲透和電滲透過程及N<,2>O<,4>通過膜的擴(kuò)散過程,明顯降低電解過程的收率,增加了過程的能耗.疏水性隔膜由于其表面范德華力增強(qiáng),增大了對(duì)無(wú)機(jī)物種的排斥力,在很大程度上抑制了上述過程的發(fā)生.水接觸角在95～110°之間的GD和BS01/GS隔膜性能較好,經(jīng)過機(jī)械復(fù)合的BS01/GS隔膜在實(shí)驗(yàn)中效果最好.通過對(duì)隔膜孔徑和厚度的考察

4、,發(fā)現(xiàn)適用于實(shí)驗(yàn)的隔膜孔徑最好小于0.2μm；隔膜厚度在60-200μm之間最為適宜.電解實(shí)驗(yàn)采用RuO<,2>-IrO<,2>/Ti為陽(yáng)極,Pt/Ti為陰極,孔徑0.1μm和厚度100μm的GD疏水膜為隔膜,在2.5V的電壓下電解8h,N<,2>O<,5>收率可達(dá)到86.95wt﹪,電流效率達(dá)到89.23﹪,比能僅為0.72 kWh/kgN<,2>O<,5>.以10℃/h的降溫方式,對(duì)含N<,2>O<,5>濃度大于25wt﹪的電解液進(jìn)