FeCl3PVP胶体催化水合肼还原硝基苯.pdf

石油化工
2010年第39卷第7期
PETROCHEMICAL TECHNOLOGY
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FeCl3/PVP胶体催化水合肼还原硝基苯
石丽丽,陈刚,孙琪,石雷
(辽宁师范大学化学化工学院,辽宁大连116029)
【摘要]以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,采用水热合成法制备了FeCl/PVP胶体催化剂,通过XRD和TEM方法对催化剂的
形貌与结构进行了表征;考察了催化剂的制备条件(水热时间、PVP与FeCl3的摩尔比)和反应条件(反应温度、水合肼用量和催化
剂用量)对还原反应的影响。实验结果表明,在PVP与FCl3摩尔比1:40、100℃下水热2h制得的胶体稳定性好、分散度高,其
胶粒呈70~90nm的棒状结构。该胶体催化剂在催化水合肼还原硝基苯的反应中表现出很高的催化活性,在反应温度80、反应
时间80min、硝基苯用量4.89mmol、无水乙醇用量5mL、FcCl3/PVP胶体催化剂用量2.0m(nF=0.1500mmol)、n(水合肼):
n(硝基苯)=2.5的条件下,苯胺收率可达100%。
[关键词]聚乙烯吡咯烷酮;胶体催化剂;水热合成;水合肼;硝基苯;苯胺
[文章编号]1000-8144(2010)07-0789-05中图分类号]TQ246.1文献标识码]
Reduction of Nitrobenzene with Hydrazine Hydrate over FeCL3/PVP Colloidal Catalyst
Shi Lili, Chen Gang, Sun Qi, Shi Lei
(College of Chemical Engineering, Liaoning Normal University, Dalian Liaoning 116029, China)
[Abstract FeCl,/polyvinylpyrrolidone PVPcolloidal catalysts were prepared through a
hydrothermal process with PVP as protective agent and used in reduction of nitrobenzene with
hydrazine hydrate to aniline. Structures and morphologies of the FeCl,/PVP colloidal catalysts were
characterized by means of XRD and TEM. Effects of the hydrothermal time and the PVP dosage on
performance of the FeCl,/PVP colloidal catalysts in the reduction were investigated. The effects of
reaction temperature, catalyst dosage and hydrazine hydrate dosage on aniline yield were studied. The
high-stable, high-dispersive and club-shaped FeCl,/PVP colloidal catalyst with a size of 70-90 nm
was prepared under hydrothermal treatment conditions of(PVP) n FeCl3 1 40, temperature
100 C and time 2 h. Under the optimal reaction conditions: reaction temperature 80 C, reaction time
80 min, nitrobenzene dosage 4. 89 mmol, absolute alcohol dosage 5 mL, FeCl3/PVP colloidal catalyst
dosage 2.0 mL (ne 0. 150 0 mmol) and n( hydrazine hydrate):( nitrobenzene )2.5, yield of aniline
could reach 100%.
Keywords polyvinylpyrrolidone; colloidal catalyst; hydrothermal process; hydrazine hydrate;
nitrobenzene;aniline
芳胺是一种重要的中间体,主要用于医药、染任何对环境有害的物质,具有清洁、反应条件温和、后
料农用化学品等领域,也可用来生产添加剂、表面处理简单和转化率高等特点,尤其适合小批量、短线
活性剂、纺织助剂、螯合物以及聚合物等。芳胺芳胺的生产。20世纪90年代末以来,水合肼还原法
一般由芳硝基化合物还原制得,还原方法主要包括又引起人们的广泛重视,5。常用于水合肼还原法
活泼金属还原法、含硫化合物还原法、加氢还原的催化剂有含铁化合物6~10、混合金属氧化物和
法2和水合肼还原法。其中,活泼金属还原法和含
硫化合物还原法污染严重,因而被逐渐淘汰。加氢还收稿日期】2010-01-04修改稿日期]2010-04-19
原法的效率高、无污染,但要在一定的压力下进行,[作者简介]石丽丽(1982一),女内蒙古自治区通辽市人,硕士生,
电话15941198794,电邮 shilili6617163.com联系人:孙琪,电话
设备要求较高。水合肼还原法的研究起源于20世纪01-81596,电邮su
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限制,但该方法能将硝基化合物还原为苯胺,不生成校创新团
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30年代初期由于水合肼价格昂贵而使其应用受到基金项目】辽宁省自然科学基金资助项目(20072154)辽宁省高
创新团队资助项目(2008T106)
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分子筛12等。其中,廉价的含铁化合物催化效果11.9,16.9,26.7,35.3,39.4,46.7,52.0,55.9°处出
好,反应条件温和,对设备要求简单。但含铁化合现单斜晶相的特征衍射峰,与标准粉末衍射卡
物多为固体氧化物,为使其高度分散,以提高催化(JCPDS卡N.42-1315)中的数据一致,说明该
活性,可将其制成胶体形式的催化剂13。
产物为FeO16(OH)16Cl1.3。若在FeCl3溶液中加
本工作以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,入PVP,水热2h,形成FeCl3/PVP胶体,在50℃下
用水热合成法制备了FeCl3/PVP胶体催化剂,并将蒸发该胶体中的溶剂,所得固体试样的XRD谱图
其用于水合肼还原硝基苯制芳胺的反应,考察了该见图1b。由图1b可见,在20=18~33°处出现了
催化剂的制备条件对其稳定性和活性的影响。
宽化的衍射峰,说明该试样不含金属氧化物晶体。
1实验部分
这可能是由于PVP的存在,阻止了含铁化合物颗
粒的长大,使其形成了均一稳定的胶体。
1.1试剂
硝基苯:分析纯,中国医药集团上海化学试剂
公司;无水乙醇、水合肼:分析纯,天津市科密欧化
学试剂有限公司;PVP:分析纯,国药集团有限公司;
b
FeCl36H2O:分析纯,天津市大茂化学试剂厂。
1.2催化剂的制备
称取一定量的PVP和3 mmol FeC