以中間價(jià)態(tài)錳為媒質(zhì)超聲間接電氧化制備苯甲醛及其衍生物.pdf

1、苯甲醛及其衍生物是一類重要的有機(jī)化合物，可用于合成藥物、香料、化妝品、染料和農(nóng)藥等多種化工產(chǎn)品。對(duì)制備苯甲醛及其衍生物的方法進(jìn)行研究和理論性探討，不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，多年來一直是化學(xué)工作者研究的重點(diǎn)課題內(nèi)容。 本論文采用在線超聲電合成的方法制備苯甲醛及其衍生物，并對(duì)其過程和機(jī)理進(jìn)行研究。在研究中選擇甲苯和二甲苯為原料，以超聲電氧化Mn(Ⅱ)所得到的Mn(Ⅲ)或微粒MnO<,2>為氧化劑，在超聲波作用下

2、氧化合成苯甲醛及其衍生物。同時(shí)，鑒于超聲波技術(shù)在納米材料制備中日益突出的地位，實(shí)驗(yàn)中還嘗試用超聲電化學(xué)的方法制備納米二氧化錳微粒。 將超聲波技術(shù)應(yīng)用于電氧化Mn(Ⅱ)為Mn(Ⅲ)的過程中，由于它能夠持續(xù)地沖擊、清洗電極表面，驅(qū)除電極附近的氣泡，保持電極表面活性，不僅加快了傳質(zhì)速率，提高了電流效率，而且使電解反應(yīng)所需時(shí)間和硫酸濃度均低于機(jī)械攪拌法，顯示了超聲波獨(dú)特的作用效果。而施加超聲波于Mn(Ⅲ)氧化制備苯甲醛的非均相反應(yīng)中，在

3、較短時(shí)間內(nèi)即可獲得較高收率，所用氧化液還可電解再生，重復(fù)利用，而且其效果基本不變，電流效率下降小于4％，而苯甲醛收率的降低小于2％。應(yīng)用于氧化二甲苯制備對(duì)、鄰、間甲基苯甲醛時(shí)，超聲波的作用更加明顯，不僅降低了硫酸的使用濃度，而且與攪拌相比，顯著提高了產(chǎn)物的收率，對(duì)甲基苯甲醛、間甲基苯甲醛、鄰甲基苯甲醛的收率分別提高了4.3％、19.0％和20.7％。實(shí)驗(yàn)中還采用在線超聲電氧化的方法，對(duì)電解制備微粒MnO<,2>的條件進(jìn)行了優(yōu)化，探討了電

4、極材料、超聲波頻率、超聲波功率、電流密度、電解溫度、MnSO<,4>濃度、H<,2>SO<,4>濃度等因素的影響機(jī)理，制備出了接近于納米微粒的Mn0：，并通過激光粒度分析儀、紅外光譜儀和X射線衍射儀對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在超聲波作用下，采用Pt網(wǎng)電極電解制得的MnO<,2>顆粒粒度遠(yuǎn)小于用PbO<,2>電極制得的，但無論采用何種電極，電解制得的MnO<,2>顆粒粒度均遠(yuǎn)小于試劑級(jí)MnO<,2>，且隨著所采用的超聲波頻率增大，電解

5、產(chǎn)品粒徑越小。同時(shí)表征結(jié)果顯示，無論采用何種電極，電解制得的MnO<,2>均主要為γ-MnO<,2>晶體。將其用于氧化甲苯制備苯甲醛的實(shí)驗(yàn)中，并與分析純?cè)噭㎝nO<,2>進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，電解制得的MnO<,2>具有更高的氧化活性，氧化得到的苯甲醛產(chǎn)品收率更高。 實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，采用Mn(Ⅲ)或MnO<,2>超聲氧化二甲苯制備甲基苯甲醛，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，即二甲苯的氧化對(duì)位最容易，間位次之，而鄰位最困難，產(chǎn)物收率順序依次為對(duì)甲基苯甲醛