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Mo-Ni-P-O/SiO_2高分散催化剂催化对羟基甲苯氨氧化反应研究

廖振宇  
【摘要】:对羟基苯甲腈的合成方法文献报道较多,但多数制备方法都需要使用特殊的脱水剂或催化剂,条件苛刻,反应步骤多,环境污染大。本文研究了以气相氨氧化法合成对羟基苯甲腈的新途径,研制了较为适宜的催化剂,分析了各种外界因素对催化剂活性的影响,推测了反应机理。 本文以对羟基苯甲腈的氨氧化为靶反应。研制了氨氧化反应的装置。研究了对羟基苯甲腈的合成和产物的分离、鉴定及定性定量的分析方法。并给出了对羟基苯甲腈的红外光谱、~1H NMR谱图。 对气相氨氧化法合成PHBN的多相催化剂进行了制备和评选。结果表明:(1)硅胶作载体催化活性高。(2)采用物质的量比为n(Mo):n(Ni):n(P):1.19:2.10:1.20的Mo-Ni-P复合氧化物作为催化剂组分时,反应收率较高。(3)加入不同的第三组分(或掺杂)对催化剂的活性有不同的影响。通过评选,选择了Mo-Ni-P负载型氧化物催化剂。 在催化剂的活性评价中,对温度、进料配比及氮气保护等影响因素进行考察,得到的适宜反应条件是:温度385℃,n(p-cresol):n(NH_3):n(air)=1:5.25:31.5,对甲基苯酚的空速为12h~(-1),p-HBN的产率可达61%(重量),并对反应变量的影响进行了分析。 用红外光谱(IR)、电镜扫描(SEM)、比表面积和孔结构分析、x射线衍射(XRD)、x光电子能谱(XPS)等技术手段对多组分负载型催化剂进行了表征。结果表明:(1)催化剂的活性与其比表面积和孔容有关系。(2)催化剂的活性组分以氧化物MoPO_4形态存在。(3)催化剂在使用过程中有活性物质的流失。(4)活性组分的负载对载体的化学键有一定的影响。(5)催化剂的积炭是其活性降低的主要原因之一。 对对甲酚氨氧化反应机理也进行了探讨,认为对甲酚首先氧化生成对甲苯甲醛中间体,然后在·NH_2自由基或H_2N~-的作用下生成对羟基苯甲腈。


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