氯代硝基苯选择性加氢催化剂研究现状与进展

氯代苯胺（chloraniline,CAN）是重要的精细化学品中间体,应用广泛。氯代硝基苯（chloronitrobenzene,CNB）经催化加氢合成CAN的方法存在脱氯副反应,因此改进催化剂性能以提高该反应选择性受到广泛重视。本文从多相催化体系和均相催化体系分别总结了近年来此类催化剂的研究现状与进展。多相催化体系常用的改性方式包括调变金属相分散度、调变载体性质、添加金属助剂等。其中,通过调变金属相分散度得到的单原子催化剂,因其高原子利用率而呈现出优异的催化性能,但提高其稳定性仍是未来探索的方向。均相催化剂包括金属配合物催化剂、金属胶体催化剂等,常用的改性方式有添加金属离子/配合物等。均相催化剂反应效率高,但普遍制备过程繁琐、较难回收,仍有待优化。另外,本文还总结了反应介质对该加氢体系的影响。最后总结了催化剂改性方案的特点,对未来CNB选择性加氢催化剂的设计与应用提供了理论指导。     

Ir/AlO(OH)催化剂对氯代硝基苯催化加氢反应的研究

采用醇回流还原沉淀法制备含有大量结构水的Ir/AlO(OH)催化剂,用于常压下对氯硝基苯加氢,考察了催化剂用量、反应时间、温度、水的比例以及溶剂等因素对反应的影响。结果表明,当乙醇和水的比例为5∶2,温度为35℃,反应时间为5 h,对氯硝基苯的转化率可达到100.0%,对氯苯胺的选择性大于99%,并且未发现脱卤产物,显示了良好工业应用前景。     

Sn^4＋修饰的PEG-Pd催化氯代硝基苯选择性加氢反应

考察了PEG-Pd（PEG：聚乙二醇,Pd 0.2%）催化剂催化对氯硝基苯的加氢反应中,添加第二金属组分以及Sn^4＋含量对反应的影响。结果表明,添加一定量的Sn^4＋对反应选择性有着显著的影响。不添加Sn^4＋离子,会有严重的脱氯反应发生;加入Sn^4＋离子后,在Sn与Pd的摩尔比为0.8,温度60℃,氢压1.0 MPa的条件下,经过60 min反应,对氯硝基苯转化率为99.6%,而对氯苯胺选择性由不加Sn^4＋离子时的68.5%上升到96.1%。对取代位置不同的其它氯代硝基苯,该催化体系同样表现出很高的催化活性和氯代苯胺选择性。     

氯代硝基苯催化加氢制备氯代苯胺的研究进展

综述了近年来氯代硝基苯催化加氢制备氯代苯胺的研究进展。对铂基、钯基、钌基和镍基非均相催化剂的结构和催化性能进行了比较,讨论了催化剂助剂抑制脱氯副反应的机理。铂基催化剂活性和选择性较高,但是铂金属价格昂贵,且不能完全避免脱氯副反应;钯基和镍基催化剂活性好,但脱氯严重,通常需要引入脱氯抑制剂或使其形成非晶态合金提高产物的选择性;钌基催化剂的活性比铂基、钯基、镍基催化剂低,但选择性高,如何提高钌基催化剂的催化活性是今后的研究方向。     

Sn~(4+)修饰的PEG-Pd催化氯代硝基苯选择性加氢反应

考察了PEG-Pd(PEG:聚乙二醇,Pd 0.2%)催化剂催化对氯硝基苯的加氢反应中,添加第二金属组分以及Sn4+含量对反应的影响。结果表明,添加一定量的Sn4+对反应选择性有着显著的影响。不添加Sn4+离子,会有严重的脱氯反应发生;加入Sn4+离子后,在Sn与Pd的摩尔比为0.8,温度60℃,氢压1.0 MPa的条件下,经过60 min反应,对氯硝基苯转化率为99.6%,而对氯苯胺选择性由不加Sn4+离子时的68.5%上升到96.1%。对取代位置不同的其它氯代硝基苯,该催化体系同样表现出很高的催化活性和氯代苯胺选择性。     

催化加氢还原氯代硝基苯制备氯代苯胺进展

综述二十多年来催化加氢还原氯代硝基苯制备氯代苯胺的研究进展,展望未来的研究方向.     

球形Pd催化剂应用于对氯硝基苯催化加氢

在聚乙二醇、环己胺和水组成的W/O乳状液体系中,用BH4-还原Pd2+制得了球形纳米Pd催化剂,并用XRD、XPS、TEM等方法表征了催化剂的结构、表面电子态和形貌等。通过催化对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺来评价其催化性能。结果表明,该催化剂具备较高的催化活性和选择性,对氯硝基苯转化率达到100%,对氯苯胺的选择性达到99%以上,催化剂稳定性较好可以套用6次以上。     

温和条件下Pt/MSU-S催化氯代硝基苯选择性加氢研究

采用乙醇还原法制备负载型Pt/MSU-S催化剂,采用X射线衍射、透射电镜、N2吸附-脱附对催化剂进行了表征。TEM表明,质量分数为0.5%的Pt在MSU-S载体上高度分散,Pt粒径在5 nm左右,无团聚现象。在常压反应温度30℃下分别考察了Pt/MSU-S催化剂对邻位、间位和对位氯代硝基苯催化加氢性能的影响,反应3 h,底物转化率为100%,邻氯苯胺的选择性达到96%,间氯苯胺和对氯苯胺的选择性达到98%。催化剂重复使用5次后仍然有很高催化活性和选择性。     

Pd/C催化选择性加氢脱氯制备氯乙酸的研究

以乙酸氯化液和氢气为原料，以Pd/C为催化剂，研究了通过加氢脱氯来制备高纯度氯乙酸的新工艺，介绍了催化剂筛选和加氢脱氯反应条件等实验。结果表明；当温度为140℃，反应时间为4h，钯炭质量比为0.75%，催化剂用量为1.2g/6g粗物料，氢气气速达到30mL/min时，氯乙酸的含量可以达到99.36%，该方法不仅实现了氯乙酸的连续化生产，并且达到了产物副产品的零排放，因此具有广泛的社会和经济意义。     

镍基催化剂加氢还原氯代硝基苯时脱氯机制的研究

Ni-B/SiO2非晶态合金对一系列氯代芳烃硝基化合物进行加氢,脱氯顺序依次为:2-氯-5-硝基甲苯>邻氯硝基苯>间氯硝基苯=对氯硝基苯>2,5-二氯硝基苯。将Ni-B/SiO2非晶态合金和Raney Ni催化加氢邻氯硝基苯进行了对比,发现在—NO2转化成—NH2的反应终了之前,用非晶态镍催化剂的脱氯速度小于用Raney Ni催化剂的脱氯速度,但加氢反应终了之后,在非晶态镍催化剂上的脱氯速度大于Raney Ni催化剂上的脱氯速度。镍基催化剂的软硬度是催化剂选择性好坏的主要原因,镍基催化剂软度大有利于催化剂选择性的提高。     

氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺的催化剂研究进展

综述了近期氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺的催化剂研究进展,对贵金属(包括贵金属纳米簇催化剂及负载型贵金属催化剂)、骨架镍及非晶态合金等催化剂的结构和性能特点进行了分析和比较。贵金属催化剂活性高,选择性好,反应条件温和。雷尼镍催化剂具有价格较低的优势,但其加氢脱氯的副反应较为严重,多需要采用具有毒性的助催化剂来提高产物的选择性。非晶态合金作为一种新型催化材料具有很好的催化反应性能,其热稳定性还有待进一步提高。     

镍基非晶态催化剂上氯代硝基苯选择性加氢合成氯代苯胺

分别以碳纳米管(CNTs),γ-Al2O3,Si O2,Ti O2为载体,Ni、B为活性组分,采用浸渍-化学还原法制备了一系列负载型Ni-B非晶态合金催化剂,并将其用于三种氯代硝基苯液相加氢反应。采用电感耦合等离子体光谱、X-射线衍射、透射电子显微镜、差示扫描量热等手段研究了催化剂的非晶性质、Ni的担载量及催化剂的热稳定性。结果表明,负载型Ni-B非晶态合金催化剂在氯代硝基苯液相加氢反应中表现出较高的活性和良好的选择性,其中以CNTs为载体的非晶态合金Ni-B催化剂可使三种氯代硝基苯的转化率均达到了99.9%,加氢脱氯率小于2.5%。讨论了CNTs和Ni-B非晶态合金之间的相互作用与催化剂的催化性能的关系。     

钯金属催化氯代硝基苯加氢的研究进展

以钯金属催化剂催化氯代硝基苯加氢制备氯代苯胺的工艺具有催化活性高、催化剂可回收套用、绿色环保等优点,然而该类催化剂在催化过程中经常发生脱氯氢解生成副产物,影响产品品质,因此寻找合适的方法抑制脱氯副反应成为了目前该类反应研究的热点问题。本文阐述了钯金属催化剂的多种改性方法,重点介绍了钯金属纳米颗粒的制备,合适载体的选择,以及水溶性钯金属催化剂的制备等改性途径,通过钯金属催化剂的改性可以提高其催化氯代硝基苯加氢反应中反应物的转化率与目标产物的选择性。目前钯金属负载型催化剂已经成为工业抑制脱氯副反应的主要方法,其中高分子聚合-钯络合催化剂效果最优。     

单氯代硝基苯加氢还原时脱氯规律的研究

在不同条件下考察了（邻、间、对）硝基氯苯在加氢还原时的脱氯情况,得出脱氯规律为间＞邻＞对硝基氯苯。     

高分散度Ru/C选择性催化对氯硝基苯加氢制备对氯苯胺

研究了高分散度Ru/C在对氯硝基苯(p-CNB)加氢制备对氯苯胺(p-CAN)反应中的催化性能,考察了Ru负载量、溶剂种类、底物浓度、反应温度和压力等反应条件对反应的影响。结果表明,反应条件只影响p-CNB的加氢速率,但对p-CAN的选择性没有影响,p-CNB 100%转化时,p-CAN的选择性100%,没有脱氯副反应发生。催化剂的高活性和高选择性与纳米Ru在活性炭上的高分散度及催化剂的表面碱性有关。p-CNB浓度低于0.96mol/L时,还原反应对p-CNB宏观表现为零级反应。催化剂连续套用30次活性保持稳定。     

氯代芳香硝基化合物催化加氢研究

对氯代硝基苯的加氢工艺进行了研究。综述了温度、压力、溶剂等七个因素对加氢的影响。     

硝基苯催化加氢Pt-MoS_2/C催化剂的制备及使用寿命的研究

采用浸渍法制备Pt/C和Pt-MoS2/C催化剂,用于催化硝基苯加氢反应。采用BET、压汞仪等测试方法测定新鲜催化剂和重复使用后的催化剂的比表面积和孔容。结果表明,比表面积下降27.3%,微孔孔容下降13.2%,总孔容下降5.8%。催化剂失活的主要原因为有机物覆盖在催化剂表面,造成表面积下降和孔堵塞。负载MoS2可使Pt/C催化剂延缓比表面积下降和孔堵塞,寿命显著提高,可循环使用14次左右。     

硝基苯催化加氢Pt-MoS2/C催化剂的制备及使用寿命的研究

采用浸渍法制备Pt/C和Pt-MoS2/C催化剂,用于催化硝基苯加氢反应。采用BET、压汞仪等测试方法测定新鲜催化剂和重复使用后的催化剂的比表面积和孔容。结果表明,比表面积下降27.3%,微孔孔容下降13.2%,总孔容下降5.8%。催化剂失活的主要原因为有机物覆盖在催化剂表面,造成表面积下降和孔堵塞。负载MoS2可使Pt/C催化剂延缓比表面积下降和孔堵塞,寿命显著提高,可循环使用14次左右。     

载体对非晶态催化剂的氯代硝基苯加氢性能影响

以纳米碳管(CNTs)、γ-Al2O3、活性炭(AC)、SiO2为载体,Pt、Sn为活性组分,采用浸渍-化学还原法制备了负载Pt-Sn双金属非晶态催化剂,采用XRD、SEM、SAED、EDS等技术手段对催化剂进行了表征,明确了催化剂的非晶态性质、结构形态、粒子大小和元素组成等.以氯代硝基苯液相加氢为目标反应,对各催化剂的催化性能进行了评价.结果表明负载Pt-Sn非晶态催化剂在氯代硝基苯加氢反应中具有较好的活性和良好的选择性,其中以CNTs为载体的非晶态催化剂可使三种氯代硝基物加氢转化率达到99.9%,加氢脱氯率小于1.2%.从载体的微观结构、金属-载体相互作用、活性组分在载体表面的几何效应和电子效应等方面对载体响氯代硝基苯加氢性能进行了讨论.     

凹凸棒土负载Pt催化剂的氯代硝基苯选择性加氢性能

以3 mol·L-1的HCl酸化凹凸棒土为载体,200℃还原制备负载型纳米Pt催化剂,并应用于氯代硝基苯选择加氢反应。在反应温度60℃和反应压力2.0 MPa条件下,催化剂显示出优异的加氢活性和选择性,在氯代硝基苯完全转化情况下,氯代苯胺选择性达100%,制备的催化剂具有很高的金属分散度,Pt纳米粒子粒径约2 nm,凹凸棒土载体对提高Pt分散度发挥了关键的作用,高分散纳米Pt粒子显著提高催化剂的加氢活性与氯代苯胺选择性,完全抑制了脱氯现象。