活性炭负载掺杂钯催化剂的制备及其加氢性能研究

论文摘要

DSD酸（4,4’-二氨基二苯乙烯-2,2’-二磺酸）是一种应用广泛的工业中间体,主要用于合成直接染料、荧光增白剂和防蛀剂等。它是由DNS（4,4’-二硝基二苯乙烯.2,2’-二磺酸）加氢还原制得,在加氢过程中,除了会生成目的产物DSD之外,还会发生C=C双键加氢生成-C-C-和.C=C-断裂生成-CHO等副反应,产生杂质。目前,工业上合成DSD酸的方法有多种,传统的铁粉还原法由于产生大量的铁泥,亟需进行工艺改进。具有环境友好、三废少等优点的催化加氢法得到了人们的广泛重视。本文以工业石油焦为原料,经破碎、筛分、焙烧、浸渍、活化、水洗及干燥等工艺过程制备了具有不同比表面积和孔隙结构的活性炭。考察了制备过程中碱炭比和活化温度等因素对活性炭性能的影响,为催化剂的制备提供了不同比表面积和孔隙结构的载体。本文还以自制的活性炭及其它商售活性炭为载体制备了Pd/C催化剂,以丙烯酸为模型加氢体系,考察了Pd/C催化剂对碳碳双键的加氢性能。进一步地,制备了适用于DNS加氢催化的掺杂Pd-M/C（M=Fe、Co、Ni、Cu）催化剂,考察了过渡金属（Fe、Co、Ni、Cu）的加入对于Pd/C催化剂选择性的影响。结果表明,适量的加入铜系、铁系和镍系助剂都可以提高Pd/C催化剂对于DNS加氢体系的选择性。其中当M的λ为0.050时,DSD的选择性达97.83%。另外本文还考察了反应温度、氢气压力及搅拌转速等因素对DNS加氢过程的影响,优化了反应的工艺条件,使催化剂能保持较高活性及选择性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究内容和目标
• 第2章 文献综述
• 2.1 DSD酸概述
• 2.1.1 DSD酸简介
• 2.1.2 DNS还原制备DSD酸研究现状
• 2.1.3 反应条件对DSD酸加氢的影响
• 2.1.4 DNS加氢产物的测定
• 2.2 加氢催化剂的制备
• 2.2.1 载体
• 2.2.2 活性组分
• 2.2.3 助剂
• 2.2.4 制备方法
• 2.2.5 催化剂失活
• 2.3 活性炭概述
• 2.3.1 活性炭简介
• 2.3.2 活性炭的结构和性质
• 2.3.3 活性炭的制备方法
• 2.3.4 影响活性炭性能的因素
• 2.3.5 国内外研究现状
• 2.3.6 活性炭的表征
• 第3章 活性炭载体的制备
• 3.1 实验操作
• 3.1.1 实验原料、药品与仪器
• 3.1.2 活性炭的制备
• 3.1.3 活性炭性能的检测
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 不同碱炭比对活性炭收率的影响
• 3.2.2 不同活化温度对活性炭收率的影响
• 3.2.3 不同碱炭比对活性炭比表面积和孔结构的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 钯催化剂在丙烯酸加氢体系中的应用
• 4.1 实验操作
• 4.1.1 实验药品与仪器
• 4.1.2 催化剂的制备
• 4.1.3 丙烯酸加氢反应
• 4.1.4 实验分析方法
• 4.2 结果讨论
• 4.2.1 丙烯酸标准曲线
• 4.2.2 丙酸标准曲线
• 4.2.3 丙烯酸加氢催化的转化率及选择性
• 4.2.4 不同钯负载量对丙烯酸加氢催化性能的影响
• 4.2.5 相对反应时间对丙烯酸加氢催化性能的影响
• 4.2.6 掺杂过渡金属对丙烯酸加氢催化性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 钯催化剂在DNS加氢制备DSD体系中的应用
• 5.1 实验操作
• 5.1.1 实验药品与仪器
• 5.1.2 催化剂的制备
• 5.1.3 DNS加氢反应
• 5.1.4 催化剂性能考察
• 5.2 结果讨论
• 5.2.1 不同钯负载量对催化性能的影响
• 5.2.2 加入钒酸铵（OVN）抑制剂对催化性能的影响
• 5.2.3 加入第二金属组分对钯炭催化剂催化DNS性能的影响
• 5.2.4 DNS加氢反应中氢压对于催化效果的影响
• 5.2.5 反应温度对催化性能的影响
• 5.2.6 搅拌雷诺数对催化性能的影响
• 5.2.7 不同物质作为催化剂载体的影响
• 5.2.8 不同性质活性炭作为催化剂载体的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢