硝基苯催化加氢制二苯肼的研究—Pd—Bi/C催化剂的催化性能与溶剂效应

前文探导了以3％Pd/C为催化剂,催化氢化硝基苯,获得了良好产率的二苯肼.根据一般催化研究的实践经验,在贵金属催化剂中添加适当的非贵金属,由于催化剂活性小心电子结构的改变,有可能提高或改善催化剂的活性与反应的选择性.如在氢化或氧化反应中,人们制备了负载的Pd-Bi、Pt-Pb等催化剂。

Pd—Bi/C催化剂选择性氧化葡萄糖醛基的研究

本文研制了一种氧化葡萄糖醛基成葡萄糖酸盐的高选择性催化剂—Pd-Bi/c双金属负载型催化剂。在本文的制备条件下,该催化剂能在常压低温下使葡萄糖醛基氧化的选择性达到了97.9％,且产率达到90％以上。催化剂可重复使用10次以上。

Pd/C催化剂在间硝基苯磺酸钠加氢反应中的应用

间氨基苯磺酸钠是一种重要的化工中间体,可由多种方法制备得到,催化加氢法是目前主要使用的方法,但工业化报道较少,这是由于在间硝基苯磺酸钠加氢合成间氨基苯磺酸钠的液相反应中催化剂存在失活现象,难以多次套用,工业化成本高。使用自制Pd/C催化剂进行间硝基苯磺酸钠的液相加氢反应,采用液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱(LC-QTOF-MS)、X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、BET表面分析等方法对Pd/C催化剂的失活原因进行探究,确定催化剂的失活原因。Pd/C催化剂的失活是由于在硝基选择性加氢过程中,原料间硝基苯磺酸钠转化为偶氮化合物或氧化偶氮化合物,由于这些中间体的吸附性较强,易堵塞活性炭载体的孔道,造成催化剂比表面积减少,导致催化剂暂时性的中毒失活,而并非是加氢还原了原料中磺酸基团生成硫化钯而导致的催化剂永久性失活。

3,3’,4,4’-联苯四甲酸合成用Pd/C催化剂制备工艺研究

采用浸渍沉淀法制备3,3’,4,4’-联苯四甲酸合成用Pd/C催化剂,考察不同沉淀剂、还原剂对Pd/C催化剂性能的影响,发现使用不同沉淀剂和还原剂时,催化剂活性及3,3’,4,4’-联苯四甲酸收率存在明显差异,硼氢化钠还原的Pd/C催化剂活性及3,3’,4,4’-联苯四甲酸收率最高。进一步考察助金属协同催化作用对Pd/C性能的影响,结果表明,Pd/C中添加质量分数1.0%Mn后催化剂活性及3,3’,4,4’-联苯四甲酸收率均有所提高。

Pd／C及Pd－Bi／C催化剂制备及催化氧化性能研究

对Ｐｄ／Ｃ及Ｐｄ－Ｂｉ／Ｃ催化剂的制备方法及空气氧化葡萄糖制葡萄糖酸钠进行了研究。试验结果表明，Ｐｄ－Ｂｉ共浸方法制备的催化剂活性最好。在５０～５５℃、ｐＨ９～１０、葡萄糖浓度为１０％～２０％时，使用Ｐｄ－Ｂｉ／Ｃ催化剂反应２．５ｈ转化率为９７％，选择性达９９％以上；与此相比，使用Ｐｄ／Ｃ催化剂则需要４．５ｈ才达到此转化率。在反应过程中，发现在反应速率与时间关系中，存在着“振荡”现象，此现象是由于Ｐｄ－Ｂｉ／Ｃ催化剂具有高活性，从而强烈吸咐氧而产生的自身中毒和解毒所造成，本文对此现象进行了理论探讨。

高活性Pd-Bi/C催化剂催化氧化葡萄糖机理的研究

本工作研制出的高活性、高选择的Pd_Bi/C催化剂 ,用于催化氧化葡萄糖可使葡萄糖酸钠的产率达98%以上 ,选择性高达99.8%。

Pt掺杂Pd/C催化剂催化间苯二酚合成1,3-环己二酮的研究

1,3-环己二酮分子中含有活泼的β-二羰基结构,常作为药物分子的关键中间体,从而在有机合成领域有着广泛的应用。催化加氢法以其收率高、反应易控、易分离、品质稳定、环境友好等特点而受到人们的重视,是目前生产1,3-环己二酮的主流方法。工业生产中主要是以Pd/C为催化剂进行选择性加氢,相比于价格相对较高的贵金属Pd,价格低廉的Pt更具优势。因此,研究Pt掺杂Pd/C催化剂具有重要的现实意义。本文以Pt掺杂Pd/C为催化剂,催化间苯二酚合成1,3-环己二酮,着重考察了反应压力、温度、催化剂组分、金属Pd含量对选择性加氢反应的影响,对未来工业化生产有一定的借鉴意义。

一种葡萄糖氧化的高效催化剂-Pd-Bi/C

研究了Pd－Bi／C催化剂的合成，Pd－Bi/C催化氧化葡萄糖的性能。结果表明：Pd-Bi/C催化剂催化葡萄糖的产率可达97％以上，选择性可达99％，且重复使用7次后，其产率及选择性仍然基本不变。另外发现：Pd－Bi/C催化剂中，最佳Bi/Pd（mol/mol）比为0．300－0．325。

Pd/C催化Suzuki偶联反应合成啶酰菌胺中间体

采用过氧化氢改性活性炭,并将其作为载体制备Pd/C催化剂。结果表明,通过不同温度处理,活性炭织构和表面性质被选择性地修饰,载体表面官能团影响钯纳米颗粒的分散度和化学状态。与其他处理温度相比,250℃处理的活性炭表面含有更多的酸性含氧基团,所制得Pd/C分散度最高。在催化Suzuki偶联反应合成啶酰菌胺中间体4′-氯-2-硝基联苯中活性显著提高,反应收率增加。酸性含氧基团为钯纳米颗粒在活性炭表面的分散提供了有效的锚定位点,促进了载体与钯纳米颗粒之间的电子转移,形成了相对缺电子的钯纳米颗粒,从而提高了Pd/C催化剂的活性。

丝光沸石纳米片负载Pd催化剂实现2-苯基吡啶的双酰基化

以自制的含季铵基团的阳离子聚合物(COPQA)为模板剂,合成了大比表面积、具有花状形貌的丝光沸石纳米片(NS-MOR),以NS-MOR为载体,采用离子交换方法制备了负载Pd催化剂(Pd/NS-MOR)。对NS-MOR及Pd/NS-MOR进行了XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM及XPS测试。以2-苯基吡啶和苯甲醛为反应原料,评价了Pd/NS-MOR的催化性能。结果表明,在Pd/NS-MOR催化剂中,小粒径的Pd^(0)和Pd^(2+)物种高度分散在NS-MOR表面,而在γ-Al_(2)O_(3)负载的Pd催化剂(Pd/γ-Al_(2)O_(3))中仅有Pd^(2+)物种。Pd/NS-MOR实现了2-苯基吡啶的C2—H和C6—H键的同时活化,其催化活性和双酰基化产物选择性(92%)远高于Pd/γ-Al_(2)O_(3)。而以Pd(NO_(3))_(2)、Pd(OAc)_(2)、Pd(Ph CN)_(2)Cl_(2)为催化剂的2-苯基吡啶C—H键活化反应中均几乎无法得到双酰基化产物。此外,Pd/NS-MOR不仅具有良好的底物兼容性,而且循环使用5次后仍保持较高的2-苯基吡啶的转化率(95%)和双酰基化产物的选择性(85%)。

以Pd/C为催化剂的松香加氢本征动力学

在温度403~433K,压力3.0～7.0MPa下,研究了以Pd/C为催化剂的松香催化加氢本征动力学,为工业反应过程的开发和操作提供了理论依据.通过减少催化剂粒度和提高搅拌转速,以消除内外扩散的影响,在松香加氢反应过程中,在线跟踪了反应物和产物浓度随反应时间的变化关系.根据实验数据,采用EVIEWS软件对10个可能的反应机理模型进行筛选,认为最可几的反应机理为:松香中的主要成分枞酸分子不吸附,枞酸分子与催化剂表面上被吸附的氢原子进行反应,氢原子的吸附为控制步骤;其反应动力学方程为:, 据此导出反应速率常数和吸附平衡常数分别为: (Hk =5.695exp((2498.5/T), bs =9.4(10(3exp(1920.8/T).

纳米Pd/C催化剂的制备及其催化氧化乙二醛生成乙醛酸的研究

利用化学还原法分别以PdCl2和Pd(OAc)2为前体制备了胶体Pd纳米粒子,然后采用胶体负载法获得2种Pd/C催化剂并应用于催化乙二醛氧化生成乙醛酸的反应。研究了催化反应条件如温度、乙二醛初始浓度以及在催化剂制备中Pd负载量、使用的前体对催化反应的影响,从而在最佳催化条件下得到乙醛酸产率为31.07%,选择性为67.06%的反应结果;利用XPS技术对Pd/C催化剂使用前后Pd的表面化学状态进行了表征,简要探讨了Pd/C催化剂的选择性和催化剂失活机理。

Pd/C催化剂上松香加氢制备二氢和四氢枞酸的本征动力学

采用FYX-2G型高压搅拌釜,以Pd/C为催化剂进行松香催化加氢制备二氢和四氢枞酸本征动力学的研究。通过减小催化剂粒度、加入200号溶剂油和增加高压釜的搅拌转速,消除了加氢过程内外扩散的影响,在温度403～433K、压力3.0～7.0 MPa下,在线跟踪了反应物和产物的浓度随时间的变化关系,采集动力学数据,使用EVIEWS软件对17种可能的反应机理模型进行筛选,结果表明,枞酸加氢生成二氢枞酸和四氢枞酸是并行反应;最可几的反应机理为:松香中的主要成分枞酸分子不吸附,枞酸分子与催化剂表面上被吸附的氢原子进行反应,氢原子的吸附为控制步骤,生成二氢枞酸和四氢枞酸的活化能分别为27.758 kJ·mol-1和237.12 kJ·mol-1。

Pd/C催化剂上葡萄糖催化氧化反应

以活性炭作载体,制备了Pd/C催化剂,通过活性评价实验,考察了催化剂的制备条件对催化剂性能的影响,同时探讨了反应的工艺条件。结果表明,葡萄糖催化氧化反应适宜温度为333K。以空气鼓泡作为反应体系的混合方式,能有效地增大气泡与溶液和催化剂的接触,降低了反应物种的相间传质阻力,使得催化剂的性能得以充分发挥。在此反应条件下,用H2还原的2%Pd/C催化剂显示出较好的催化活性,反应4h后,葡萄糖的转化率达91 6%,产物选择性为89%。

掺杂Fe元素对Pd/C催化剂性能的影响

用Fe作为掺杂元素,以活性炭为载体,通过浸溃还原方法制备了Pd:Fe原子比分别为1:1、2:1、1:2的Pd-Fe/C催化剂.采用TEM和XRD技术对合金催化剂的物理性质进行了测试.结果表明,获得的Pd-Fe/C催化剂合金粒子在载体上分布均匀,粒径<5nm,Fe的掺杂量对Pd/C催化剂晶体结构有很大影响,通过电化学性能测试比较,分析了三个不同比例的Pd-Fe/C催化剂和Pd/C催化剂对氢和甲酸的电催化氧化性能.结果得出:在相同的峰值电位下,几种催化剂的电流密度大小顺序为:Pd-Fe/C(1:1)>Pd-Fe/C(2:1)>Pd/C>Pd-Fe/C(1:2).结果表明,适量掺杂Fe提高了Pd/C催化剂的催化性能。且Pd:Fe原子比为1:1时催化性能最好.

废Pd/C催化剂中钯的回收

研究了从废Pd/C催化剂中得到高回收率粗钯的方法,研究了从粗钯回收高纯度钯的3种方法,提出了1种工艺简单、效果好、成本低、易操作的从废Pd/C催化剂中回收钯的方法。试验表明,本方法适用于实际生产应用。

Co改性的Pd/C催化剂在转移加氢中的应用研究

通过调整Co和Pd的浸渍顺序制备了不同的钴改性的Pd/C催化剂,考察了催化剂在3,5-二羟基苯甲酸转移加氢制备3,5-二氧代环己烷羧酸反应中的活性。确认先浸渍钴后浸渍钯、并在300℃以氢气还原得到的Co-Pd/C催化剂具有最佳活性,反应转化率和选择性分别达到94.6%和99.5%。对该催化剂以BET、TPR、XRD、SEM、TEM、XPS等手段进行了表征。结果表明,先浸渍的钴占据了活性炭的微孔使最可几孔径由2.72nm增大为3.32nm,并且与一些对反应不利的官能团作用,使后浸渍的钯主要分布在催化剂的大孔中,避免了过多深度加氢副产物的生成。催化剂活性组分为零价的钯,其平均粒径约10nm,以有利于转移加氢的聚集态存在,使催化剂获得了较高的活性和选择性。

MPB5型Pd/C催化剂的失活表征

采用BET,TG,ICP,XRD,SEM和TEM等分析手段对PTA加氢失活的MPB5型Pd/C催化剂进行了表征,并与新鲜催化剂进行比较。结果表明,失活催化剂的比表面积为837.8 m2.g^-1,Pd的质量分数为0.37%,比新鲜催化剂的比表面积（1146.3 m2.g^-1）和Pd的质量分数（0.53%）分别下降了26.9%和30.2%;失活催化剂中Pd晶粒的粒径为50-100 nm,约是新鲜催化剂中Pd晶粒的10-20倍。说明MPB5型Pd/C催化剂失活的主要原因是催化剂比表面积的下降,Pd含量的降低及Pd晶粒的长大。

Pd/C催化剂下呋喃加氢制备四氢呋喃的工艺探讨

研究了以负载型Pd/C为催化剂呋喃加氢制备四氢呋喃工艺条件,探讨了呋喃加氢反应条件对制取四氢呋喃的影响。实验结果表明,在一定反应条件下,呋喃的转化率可达92%,四氢呋喃的收率约为90.2%。其催化剂反应活性高,选择性好,反应条件比较温和。

铈改性NaZSM-5分子筛担载Pd催化剂上CO氧化性能研究

以浸渍法制备了一系列添加CeO2 的Pd Ce/NaZSM 5负载型催化剂 .以CO氧化为模型反应 ,考察了反应温度、Ce含量、预还原、空速及水蒸气等对CO氧化性能的影响 ,并利用XRD和XPS等手段对催化剂体相及表面结构进行了表征 .结果表明 :加入CeO2 作助剂可明显提高催化剂的活性 ,且催化转化率随着反应温度及Ce含量的增加而增加 ;随着空速的增加而降低 ;催化剂对水蒸气不敏感 ,在水蒸气存在的条件下反应可连续进行 72 0h以上保持CO完全转化 ;H2 预还原作用使催化剂活性有所提高 .XRD测试结果表明 ,催化剂中Pd组分处于高分散状态 ,CeO2 的引入促进了Pd物种在NaZSM 5载体上的分散 .表面XPS分析证实催化剂表面Pd物种处于较高的氧化状态 ,且CeO2 与Pd物种间存在协同作用 .Pd的高分散及其与CeO2