二硝基甲苯液相加氢NIFe催化剂研究.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文二硝基甲苯液相加氢Ni—Fe催化剂的研究摘要甲苯二胺(TDA)又被称为二氨基甲苯,主要用作合成甲苯二异氰酸酯(TDI)的原料,工业上一般采用负载型Pd/C和Pt/(DNT)加氢制备。负载型贵金属催化剂催化性能优良,但价格昂贵,成本较高,,但易自燃,存在安全隐患。漆原镍催化剂(UrushibaraNickelCatalyst),,可催化相同加氢反应,制备过程相对简单,但单质金属Zn还原性较强,在置换Ni盐的过程中,容易与水反应生成氢气并大量放热,使得样品膨胀固化,而且反应时间较短,使得反应过程不容易控制。本论文采用还原性相对较小的Fe粉代替Zn粉制备了Ni—Fe催化剂,将其应用于催化二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺的反应中,着重考察了催化剂的制备条件对催化剂催化性能的影响。并通过XRD、H2一TPD、XPS、BET和TEM等技术手段研究了催化剂的微观结构与其催化加氢性能的关系。总结的主要结论为:(1)采用还原Fe粉置换水溶液Ni2+,首先被置换出来的单质金属Ni沉积在Fe晶粒表面,逐渐迁入到Fe晶相形成NiFe合金和Ni晶相。然后采用醋酸溶液活化,溶解置换过程中形成的铁盐及铁的氧化物,脱除未反应的单质金属Fe,催化剂形成一定的孔道,暴露出更万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文多的活性物种Ni,使催化剂具有一定的催化性能;(2)考察了Ni/。研究结果表明,当Ni/Fe摩尔比为l:4时,,化学氢吸附量较大,较多的活性物种Ni暴露出来,催化剂表现出较好的催化性能,%,%,/(),催化效率较高;(3)。研究结果表明,在活化时间为2h,,催化剂呈树枝状的链状形状,,%%:(4)。研究结果表明,在反应温度为70℃,反应时间为7h的条件下制备出的Ni—Fe催化剂,化学氢吸附量最大,具有较多的有效活性物种Ni,催化剂表现出较高的催化活性,%%;(5),研究结果表明,当醋酸溶液浓度为3mol/L时,,催化剂分布均匀,催化剂表现出较优异的催化性能;(6)通过优化Ni/Fe摩尔比、活化温度、活化时间、反应温度、反应时间和醋酸溶液浓度催化剂的制备条件,其分析结果表明,当Ni/Fe摩尔比为1:4、活化时间为2h、活化温度为70℃、反应时间为7h、反应温度万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文为70℃和醋酸溶液浓度为3mol/L时,。℃条件下,%%;(7),通过连续取样分析漆原镍催化剂和Ni—Fe催化剂的加氢过程中间物含量随时间的变化情况。结果表明,漆原镍催化剂和Ni—Fe催化剂加氢过程中均产生了4种中间物相,漆原镍在较短的时间内能够促进DNT加氢生成中间物,而Ni—Fe催化Nil够较快的促使中间物转化为目标产物TDA。关键字:二硝基甲苯,甲苯二胺,Ni—Fe催化剂,液相加氢万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文IV万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文n寸VESTIGATl0NOFTHENI—FECATALYSTSFORDINITROTOLUENEHYDROGENATl0NABSTRACTToluendiamine(TDA)isalsoknownasdiaminotoluene,mainlyusedforthesynthesisoftolylenediisocyanate(TDI).Inindustry,theproductionofTDAismainlyviaasinglestepcatalytichydrogenationofDNTusingbothnoblemetalcatalystmainlyincludedPd/CandPt/CorRaney-