负载型钯炭脱氯催化剂制备过程研究

论文摘要

活性炭作为催化剂载体,除了具有价格低廉、性质稳定、孔隙结构发达、比表面积大、吸附性能强等一系列特点之外,还有一个突出的特点就是活性炭材料能够通过物理或化学手段改变其表面的物理和化学性质,具有极强的町塑性。对活性炭载体进行预处理的作用,除了在一定程度上改变了活性炭的比表面和孔结构等物理性质之外,最大的作用是在活性炭表面引入了有利于把前驱体吸附的功能性离子或基团。活性炭预处理,是在活性炭表面引入了各种类型的酸性基团:而对于湿法非氧化性预处理,是在活性炭表面引入了处理剂自身的部分离予或基团。这些功能性离子或基团与贵金属离子的相互作用直接受功能性离子或基团的种类和浓度的影响,最终决定了金属钯在活性炭表面的分散状态。因此,对预处理试剂和预处理条件进行适当的调控,可以在活性炭表面引入合适的功能性离子或基团,从而制备高分散的活性炭负载钯催化剂。本文对Pd/C催化剂,活性炭载体进行了表征,比如比表面积和孔容。并在此基础上对表征数据进行了讨论。通过对催化剂进行扫描电子显微镜微和能谱（SEM和EDS）等方法联用分析,发现用氧化负载法能够更好的使催化剂的活性组分均匀的分伽在载体上,有利于提高催化剂的活性。一定浓度的硝酸为介质,采用超声波处理活性炭载体时,超声空化作作用会导致活性炭中孔孔容增加,载体pH值降低,灰分降低,有利于Pd/C催化剂活性的提高。通过采用H2O2、盐酸、硝酸和超声波处理等手段对活性炭载体进行前处理,最佳制备工艺为PdCl2的浓度O.5wt%;浸渍时间为8 h:甲醛用量是1.5 mL;浸渍pH值为7.5。做了不同时间下的超声处理,其中10 min超声处理的活性碳作为载体制备的Pd/C催化剂,显示了最高的催化活性,适当的超声作用,可以大大减少活性炭表面与其内部的灰分含量,减少表面不稳定的含氧基团,并保持活性炭中孔结构不变,从而有利于Pd的负载和分散,从而提高钯炭催化剂的活性。制得催化剂样品的比表面积、孔容分别为1356.75 m2/g和0.7068 mI//g。本论文还系统研究了在265℃～285℃、l～7MPa左右的反应压力下的（Pd/C,）(Pd含量为O.5%（质量百分比）催化剂用于对苯二甲酸加氢精制反应的速率常数规律。假定该反应为拟一级反应,在该反应温度下建立了反应速率方程,证明了在265～285℃时对苯二甲加氢,该反应对该反应为一级反应,反应速率常数k与T的关系符合k=A×exp（.E/RT）方程式的反应温度下的反应规律,与实验数掘比较表明已经得到的宏观动力学方程的估算是准确的。研究了在100～170℃温度下、l～5MPa反应压力和不同催化剂用量下2,5-二甲氧基.4.氯苯胺精馏残渣加氢脱氯反应规律,并推导了可能的反应速率常数。确定了最佳的反应条件为:催化剂用量为0.65%/0（以原料重量为标准）,转速500r/min,反应温度l 50℃,反应时间5h;2,5-二-甲氧基-4-氯苯胺精馏残渣反应足以其原料进行加氢脱氯实验,得出其促进反应的方程为k=27.97×exp（-28.789×103/RT）为本论文的创新性研究。

论文目录

• 前言
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 钯（Pd）基催化剂研究的意义
• 1.2 负载型钯催化剂的应用和分类
• 1.2.1 加氢催化剂
• 1.2.1.1 双键、三键的选择性加氢
• 1.2.1.2 其他加氢反应
• 1.2.2 氧化催化剂
• 1.2.3 钯基金属膜催化剂
• 1.2.4 其它钯催化剂
• 1.3 不同载体钯催化剂研究
• 1.3.1 分子筛负载钯催化剂
• 2O₃负载钯催化剂'>1.3.2 Al₂O₃负载钯催化剂
• 1.3.3 活性炭负载钯催化剂
• 1.3.4 载体筛选
• 1.4 钯炭催化剂
• 1.5 负载型钯催化剂的制备方法
• 1.5.1 金属蒸汽法
• 1.5.2 生物化学法
• 1.5.3 化学浸渍法
• 1.6 浸渍液的改良
• 1.6.1 添加有机溶剂
• 1.6.2 调整pH
• 1.6.3 添加表面活性剂
• 1.6.4 添加氧化剂
• 1.6.5 添加亚硝酸盐
• 1.7 催化剂干燥
• 1.8 选题及课题研究的意义和内容
• 1.8.1 课题研究的意义
• 1.8.2 本课题研究的内容
• 第二章 活性炭载体处理
• 2.1 试剂和仪器
• 2.1.1 实验所用的试剂
• 2.1.2 实验所用的仪器
• 2.2 实验方案的确定
• 2.3 实验操作及过程
• 2.3.1 载体处理催化剂制备工艺流程图
• 2.3.2 实验装置
• 2.4 活性炭载体的选择和预处理
• 2.4.1 浓硝酸处理活性炭
• 2.4.2 稀硝酸处理活性炭
• 2.4.3 EDTA 处理活性炭
• 2O₂浓度处理活性炭'>2.4.4 不同H₂O₂浓度处理活性炭
• 2.4.5 不同时间下超声波处理活性炭
• 2.4.6 活性炭的表征
• 2.5 活性炭处理前物理性质
• 2.6 活性炭正交实验计划表
• 2.7 活性炭处理后性质的比较
• 2.7.1 不同类型活性炭处理后性能比较
• 2.7.2 不同处理条件下活性炭的孔容和表面积
• 2.8 小结
• 第三章 Pd/C 催化剂制备
• 3.1 浸渍法制备负载型贵金属钯催化剂
• 3.1.1 浸渍基本原理
• 3.1.2 浸渍过程
• 3.2 浸渍液的配置
• 2PdCl₄溶液配置步骤'>3.2.1 H₂PdCl₄溶液配置步骤
• 3.2.2 溶液浸渍步骤
• 3.3 催化剂表征
• 3.3.1 Pd 分散度的测定
• 3.3.2 催化剂孔容的测定
• 3.3.3 比表面积的测定
• 3.4 影响因素
• 3.4.1 活性炭比表面积、孔容和酸性基团的影响
• 3.4.2 活性炭表面酸性基团和分散度的关系
• 3.5 催化剂制备正交实验设计
• 3.5.1 正交实验数据分析
• 2的加入量的影响'>3.5.2 PdCl₂的加入量的影响
• 3.5.3 还原剂的影响
• 3.5.4 载体表面性质
• 3.6 浸渍液浓度
• 3.7 浸渍时间对催化剂的影响
• 3.8 浸渍方式的影响
• 3.9 干燥条件的影响
• 3.10 小结
• 第四章 氯苯胺精馏残渣钯炭催化剂的活性评价
• 4.1 引言
• 4.2 2，5-二甲氧基-4-氯苯胺精馏残渣加氢工艺
• 4.3 反应产物的定量分析
• 4.3.1 评价反应产物的质量的变化
• 4.3.2 判断反应进行的程度
• 4.3.3 反应产物的红外来分析
• 4.3.4 加氢脱氯反应结果
• 4.3.5 催化剂用量对反应的影响
• 4.3.6 反应压力的影响
• 4.3.7 反应时间的影响
• 4.4 动力学方程建立的依据
• 4.5 反应物的动力学分析
• 4.6 反应速率方程
• 4.7 本章小结
• 第五章 粗对苯二甲酸的精制
• 5.1 引言
• 5.2 实验装置及流程
• 5.3 对苯二甲酸基本物性
• 5.4 反应条件对反应进行的影响
• 5.5 催化剂用量对CTA 反应进行的影响
• 5.6 结果与讨论
• 5.7 对苯二甲酸加氢动力学分析
• 5.7.1 反应级数的确定
• 5.7.2 不同温度下反应速率常数的计算
• 5.8 动力学模型分析
• 5.9 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参与的科研项目
• 致谢