有机电合成制备对苯二酚的研究

论文摘要

对苯二酚是一种重要的精细有机化工原料,应用十分广泛。可以用于医药、农药、橡胶等的生产,是一种重要的中间体。本文重点研究了以苯和苯酚为原料通过有机电合成方法制备对苯二酚的工艺。研究中采用廉价、易得的C6H6以及C6H6O作为电解的反应物,在硫酸和硫酸钾等强电介质存在的电解液中,通过超声波震荡处理形成乳浊液,反应物首先在阳极表面被氧化形成对苯醌或其他中间产物,进而在石墨阴极上被还原为对苯二酚。实验中采用电沉积法制备了三种二氧化铅复合电极作为阳极,通过扫描电子显微镜观察了晶体的形貌,用X射线衍射仪分析了电极沉积层的结构与成分,并通过循环伏安曲线和极化曲线考察了电极的各项电化学性能。确定性能较好的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2复合电极作为电解反应的阳极进行电解实验,制备对苯二酚。研究以苯或苯酚为原料进行电解时,电解时间、电解温度、电流密度、pH值、反应物初始浓度、电解质浓度以及相转移催化剂对反应的影响,确定了以苯为原料制备对苯二酚的最佳条件：电解时间为60min,反应温度30℃。电流密度40mA/cm2,pH值3.7,苯的初始浓度52%,阳阴极的面积比为1.5：1。以苯酚为原料制备对苯二酚的最佳条件：电解时间为2h,反应温度50℃。电流密度50mA/cm2,pH值3.0,硫酸钾作为补充电解质浓度为1.5g/L,苯的初始浓度为25g/L,阳阴极的面积比为1.5：1。结果表明：随时间延长、电流密度过大、温度过高及原料初始浓度大,都会导致产物发生过氧化,副产物逐渐增加,电流效率降低,目标产物收率降低。随着pH值的增大,阳极表面的β-PbO2活性降低且不稳定,电极上的活性点被覆盖,使电极发生钝化现象,影响了羟基自由基的形成,使得对苯醌的收率随着pH值的增大而降低。适当增加阳极与阴极的面积比可以减小传质阻力,增加反应活性点,因而可提高产物收率

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 对苯二酚合成的国内外研究进展
• 1.2.1 国外的研究进展
• 1.2.2 国内的研究进展
• 1.3 对苯二酚的现状及应用
• 1.4 对苯二酚的制备方法
• 1.4.1 传统制备方法
• 1.4.2 较清洁环保的有机合成方法
• 1.4.3 对苯二酚的电化学合成方法
• 1.5 有机电合成工艺的优缺点
• 1.6 本课题研究的目的及内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 有机电合成基本概念及理论
• 2.1 有机电合成法的实验原理
• 2.1.1 有机电合成理论
• 2.1.2 原料的选择
• 2.1.3 电解质的选择
• 2.1.4 电极材料的选择
• 2.2 阳极氧化电极的制备原理
• 2.2.1 电极基体的选择
• 2.2.2 二氧化铅电极制备的原理
• 2.3 电解体系以及合成路线的选择
• 2.4 有机电合成制备对苯二酚的原理
• 2.4.1 电解苯制备对苯二酚的原理
• 2.4.2 电解苯酚制备对苯二酚的原理
• 2.5 电极过程的动力学分析
• 2.6 电解槽的设计原则
• 2.7 本章小结
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验装置
• 3.2 实验原料及仪器
• 3.3 实验准备
• 3.3.1 阴极片的准备
• 3.3.2 阳极的准备
• 3.3.3 电解质的准备
• 3.3.4 实验步骤
• 3.4 实验电极、电解产物的测定及测试方法
• 3.4.1 电极表观形貌的测定
• 2电极的SEM的测试'>3.4.2 PbO₂电极的SEM的测试
• 2电极的XRD测试'>3.4.3 PbO₂电极的XRD测试
• 2电极的极化曲线测试'>3.4.4 PbO₂电极的极化曲线测试
• 2电极的循环伏安曲线测试'>3.4.5 PbO₂电极的循环伏安曲线测试
• 2电极寿命及稳定性测试'>3.4.6 PbO₂电极寿命及稳定性测试
• 3.4.7 电解产物的气相色谱分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 有机电合成制备对苯二酚的研究
• 4.1 电极性能测试
• 2电极的结构图'>4.1.1 PbO₂电极的结构图
• 2电极表观形貌测定'>4.1.2 PbO₂电极表观形貌测定
• 2电极的XRD图'>4.1.3 PbO₂电极的XRD图
• 2电极的极化曲线测试'>4.1.4 PbO₂电极的极化曲线测试
• 2电极的循环伏安曲线测试'>4.1.5 PbO₂电极的循环伏安曲线测试
• 2电极的电极寿命及稳定性测试'>4.1.6 PbO₂电极的电极寿命及稳定性测试
• 4.2 电解苯合成对苯二酚
• 4.2.1 不同阴极材料及阳极材料对实验的影响
• 4.2.2 电解时间对苯氧化产物的影响
• 4.2.3 电解温度对苯氧化产物的影响
• 4.2.4 电解电流密度对苯氧化产物的影响
• 4.2.5 电解pH值对苯氧化产物的影响
• 4.2.6 苯浓度对氧化产物的影响
• 4.2.7 电极阴阳极面积比对氧化产物的影响
• 4.3 电解苯酚合成对苯二酚
• 4.3.1 电解时间对苯酚氧化产物的影响
• 4.3.2 电解温度对苯酚氧化产物的影响
• 4.3.3 电解电流密度对苯酚氧化产物的影响
• 4.3.4 电解初始pH值对苯酚氧化产物的影响
• 4.3.5 电解液中电解质浓度对苯酚氧化产物的影响
• 4.3.6 苯酚浓度对氧化产物的影响
• 4.3.7 电极阴阳极面积比对氧化产物的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及科研情况