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近年来,国内外医药、橡胶、染料等工业的快速发展致使对氨基苯酚(PAP)需求量每年递增,加上对氨基苯酚新用途的不断开发,使对氨基苯酚需求进一步增大。开发目标产物收率高、成本低、投资少、环境安全性好的对氨基苯酚合成新工艺成为国内外学者研究的热点。其中,享有“绿色技术”美称的硝基苯(NB)直接电还原合成技术更是成为热点中的热点。作为河南省重点攻关项目(No.03223023800)的一部分,本文主要进行了以下研究。 直接电还原合成PAP过程的反应液为PAP、苯胺、未反应的NB及H2SO4水溶液,反应液中PAP和苯胺的同时快速分析尚未见报道。本文将等吸收点双波长紫外分光光度法和气相色谱法相结合,建立了可同时对电合成PAP反应液中PAP、苯胺、未反应的NB进行定量分析的新方法。 采用牺牲阳极法和直接水解法制备得到钛基纳米二氧化钛(Ti/nano-TiO2)膜电极。通过对钛醇盐凝胶进行DSC-TG分析和对产品进行XRD检测发现,纳米二氧化钛为锐钛矿型,经Scherrer公式计算,粒径分布为10-30nm,选择煅烧温度为450℃,煅烧时间40min;经SEM分析,可以看出纳米薄膜中颗粒分布均匀、成分稳定,粒径分布同Scherrer公式计算结果相符。最后对牺牲阳极法与直接水解法的优劣进行评价,认为牺牲阳极法更为经济适用,工业化前途较好。 对Ti/nano-TiO2膜电极进行了硫酸+H2O体系及硫酸+H2O+NB体系下的循环伏安研究,并和Cu、Ni、蒙乃尔(Monel)合金电极进行对比,结果表明:Ti/nano-TiO2膜电极具有较高的析氢过电位及较高的NB电还原催化活性,反应机理不同于其它各电极的直接电还原,而是电化学偶联随后化学催化反应(EC′)机理。 采用疲劳测试和破坏试验对电极进行了稳定性的考察,发现自制的Ti/nano-TiO2电极有很优良的耐酸、耐热性能。经1000次循环伏安扫描,电极表面无变化,纳米二氧化钛涂膜只在沸腾的HF+HCL的混合溶液中才发生溶解。表明该电极稳定性优良,有工业化应用的前途。电合成实验发现:NB在Ti/nano-TiO2膜电极上具有最高的PAP收率和电流效率,各研究电极的催化活性顺序为:铜电极<镍电极<蒙乃尔合金电极<Ti/nano-TiO2膜电极。把电合成得到的PAP产品,经结晶、过滤、干燥等精制处理后,测得产品的红外谱图与标准谱图一致,测得的熔点为189.9℃,与文献值符合较好。