一种硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂的制备和应用制造技术

本发明专利技术属于应用化学中的催化合成技术领域，具体涉及一种螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂用于硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的方法和应用。该方法包括(1)对螺旋碳纳米管进行羧基化处理；(2)非晶态金属负载制备成螺旋碳纳米管非晶态金属催化剂；(3)螺旋碳纳米管非晶态金属催化剂(Ni

【技术实现步骤摘要】
一种硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂的制备和应用


[0001]本专利技术属于应用化学中的催化合成
，具体涉及一种螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂用于硝基苯类化合物催化加氢合成芳胺的方法和应用。

技术介绍

[0002]芳香化合物中的不饱和基团—硝基的催化还原是实现有机原料相互转化的重要途径。目前，工业上采用催化剂主要基于Pd、Pt、Ru、Ir以及Raney Ni雷尼镍(氢活性催化还原剂)。但现有催化剂价格昂贵，选择性差以及制备过程繁琐等缺点。
[0003]螺旋碳纳米管是一种弯曲环绕，形成螺旋线状结构的碳纳米管，除了具有其他碳纳米管的特性之外；因其独特的三维螺旋形貌和手性结构更具有优异的物理及化学性质，可广泛应用于复合材料、隐身材料、高效催化剂等诸多领域。
[0004]螺旋碳纳米管作为一种新型催化剂载体，表现出不同于传统催化剂载体材料的优异性能；合适的孔径分布，有利于金属的分散；化学性质稳定，表面性质可根据需要进行调节；使用过的废弃催化剂可以通过燃烧的方法，回收贵金属。
[0005]螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂(Ni
‑
B/CCNT)作为新型催化材料，其表面存在着更多的催化活性中心，因此在化合物的加氢、脱氢反应中，表现出很高的催化活性及选择性。在电催化领域其催化性能也比某些金属催化剂要好，催化活性及稳定性都相应较高。
[0006]螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂(Ni
‑
B/CCNT)。用于氯代硝基苯催化加氢反应中表现出优异的性质,具有较好的抑制脱卤的效果，并且保持较高的催化活性和转化率。螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂(Ni
‑
B/CCNT)合成技术实施，会给氯代硝基苯催化加氢制氯代苯胺带来的颠覆性的影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种易于制备，价格较低，具有很好的工业应用前景用于硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的催化剂及使用方法。
[0008]本专利技术的技术解决方案是；一种用于硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的催化剂，其特征在于，由载体和活性金属组分组成，其中活性组分与载体的重量百分比为0.5
‑
30％。催化剂的载体为螺旋碳纳米管；活性金属组分是镍、硼，按重量百分比，镍、硼占活性组分的比例，镍0
‑
100％,硼0
‑
100％。
[0009]作为催化剂载体的碳素材料为螺旋碳纳米管；按重量百分比，螺旋碳纳米管比例为0
‑
100％。
[0010]作为用于硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的催化剂，活性组分中金属的前体是Ni(NO3)26H2O、NaBH4。
[0011]使用一种用于硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的催化剂的方法是，在催化还原反应过程中，还原剂为H2，催化反应的反应温度为60
‑
1500C，反应压力为0.1
‑
4.0MPa,反应
时间为0.5
‑
20小时；按质量百分比，催化剂的用量为硝基苯类化合物1
‑
30％。
[0012]催化剂的应用范围是指硝基苯类化合物；硝基苯中含有取代基；卤素(Cl,Br,I)、烷基(如
‑
CH3,
‑
CH2CH3)、或羟基(
‑
OH)。
[0013]其中所述的活性组分为金属镍、硼活性组分催化剂的制备方法是：
[0014]浸渍法，其具体制备过程为：首先将金属镍、硼的前体Ni(NO3)26H2O、NaBH4溶解，等体积浸渍在载体上；然后室温阴干8
‑
16小时，80
‑
1200C烘干；然后在氧气、氢气中处理2
‑
6小时，温度为30
‑
4000C。
[0015]本专利技术所达到的有益效果和益处是：
[0016]催化剂成本较低，易于制备，具有很好的工业应用前景。
[0017]催化剂的催化性能好。本专利技术催化剂可以在较温和的条件下，对多种硝基苯类化合
[0018]物进行选择性催化加氢，从而得到相应的芳香胺类化合物。
[0019]表一、Ni
‑
B/CCNT催化剂催化还原不同芳香硝基化合物的反应结果
[0020][0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
附图说明
[0022]图1、2、3为浸渍法制备的Ni
‑
B/CCNT催化剂的透射电子显微镜照片。
[0023]图4、5为浸渍法制备的Ni
‑
B/CCNT催化剂的X
‑
射线衍射仪(XRD)分析
具体实施方式
[0024]实施例1.
[0025]螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂(Ni
‑
B/CCNT)制备
[0026]1.碳纳米管(CCNT)处理：
[0027]1.1酸洗
[0028]取5.0g的CCNT原料，加入到锥形瓶中，加入300.0mL的3.50％盐酸溶液，其他质量按比例加入盐酸溶液，在室温下搅拌2.0h，2.0h检查滤液颜色，滤液透明澄清无色。
[0029]1.2水洗
[0030]过滤的混合溶液，用100mL蒸馏水冲洗一次，滤饼加入到锥形瓶中，加入不同用量蒸馏水在室温下搅拌，过滤上述溶液。控制标准：滤液pH＝7.0。
[0031]1.3样品恒重
[0032]将上述溶液过滤后的滤饼取出放入培养皿中，于80℃的真空干燥箱中，抽真空干燥。控制标准：2h恒重重量<0.02g。保存样品于干燥器中，待用。
[0033]2.碳纳米管(CCNT)羧基化处理
[0034]2.1制备混酸
[0035]取90ml的浓硫酸，加入到30ml浓硝酸中，搅拌均匀，待用。
[0036]2.2羧基化处理
[0037]将上述混酸加入到四口瓶中，在室温下开启搅拌，安装冷凝设备，通冷却循环水。10min后加入螺旋碳纳米管，加入完成后开启加热，120℃回流4小时。
[0038]2.3样品洗涤
[0039]将反应完成的溶液加入到蒸馏水中，过滤。滤饼用定量的水洗涤两次至滤液为中性，控制标准：pH＝7.0。
[0040]2.4样品恒重
[0041]将上述洗涤至中性的滤饼于80℃下真空干燥以恒重，控制标准：2h内质量差不大于0.02g。保存样品于干燥器中，待用。
[0042]3.螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂(Ni
‑
B/CCNT)制备
[0043]3.1镍盐的吸附
[0044]取定量的Ni(NO3)2
·
H2O溶解到纯水中，加入定量的CCNTs
‑
Carboxylation(羧基化螺旋碳纳米管)原料，室温条件下浸渍12h。浸渍后抽滤并烘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂，其特征在于，由载体和活性金属组分组成，其中活性组分与载体的重量百分比为0.5
‑
30％。催化剂的载体为螺旋碳纳米管；活性金属组分是镍、硼，按重量百分比，镍、硼占活性组分的比例，镍0
‑
100％,硼0
‑
100％。2.根据权利要求1所述一种硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂，其特征在于，作为催化剂载体的碳素材料为螺旋碳纳米管；按重量百分比，螺旋碳纳米管比例为0
‑
100％。3.根据权利要求1所述一种硝基苯类化合物催化加氢制备芳胺的螺旋碳纳米管负载非晶态金属催化剂，其特征在于，活性组分中金属的前体是Ni(NO3)26H2O、NaBH...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜天明，王国玺，
申请(专利权)人：华光高科特种材料大连有限公司，
类型：发明
国别省市：