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稀土镁基贮氢合金的制备及芳氨化合物的合成

作　者: 张亚男
导　师: 唐有根；肖方明
学　校: 中南大学
专　业: 有机化学
关键词: 快淬法 贮氢合金 微波法 4-氨基邻苯二甲酰亚胺 N-甲基-4-氨基邻苯二甲酰亚胺
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


芳香氨基化合物广泛用于燃料、医药、农药、颜料、助剂等领域,是重要的有机合成中间体。芳香族硝基化合物还原制芳胺是一重要的有机合成单元反应。本文采用两种绿色合成法,微波水相法和贮氢合金催化还原的方法制备芳氨基化合物,使用的贮氢合金则通过双辊快淬法制得。本文研究了在Ar气保护下,使用纯度>99.9%的金属材料,通过真空负压中频感应熔炼制备La-Mg-Ni系贮氢合金。在熔炼过程中引入覆盖剂,避免了镁大量挥发造成合金成分的不稳定。研究了稀土元素、镁含量及热处理工艺制度对合金性能的影响。XRD分析测试表明,贮氢合金具有纳米晶结构,晶粒尺寸<50nm; PCT测试结果表明,合金具有适宜的吸放氢平台,较高的储氢量；电化学性能测试表明合金具有优良的电化学性能,活化快,放电容量高,循环寿命长。本文采用微波辐射,用铁粉还原4-硝基邻苯二甲酰亚胺制4-氨基邻苯二甲酰亚胺、还原N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺制N-甲基-4-氨基邻苯二甲酰亚胺,操作简单,反应速率快。考察了辐射时间、辐射功率、铁粉用量、氯化铵用量对产物收率的影响。当微波辐射功当率480W,微波辐射时间100s时,n(4-硝基邻苯二甲酰亚胺)：n(NH4Cl):n(Fe)=1.0：1.08：3.6时,DMF为萃取剂,4-氨基邻苯二甲酰亚胺收率可达到93.4%；当微波辐射功当率560W,微波辐射时间120s时,n(N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺)：n(NH4Cl):n(Fe)=1.0:4.4:1.28时,DMF为萃取剂,N-甲基-4-氨基邻苯二甲酰亚胺,收率可达到90.3%。本章着重讨论了各种反应条件对贮氢合金催化还原芳硝基化合物4-硝基邻苯二甲酰亚胺和N-甲基4-硝基邻苯二甲酰亚胺的影响,包括反应温度、时间、催化剂用量、溶剂及反应气氛、目的是得到催化还原4-硝基邻苯二甲酰亚胺和N-甲基4-硝基邻苯二甲酰亚胺的最适宜条件,以提高-NO2还原的转化率和选择性。用贮氢合金催化还原4-硝基邻苯二甲酰亚胺的最优条件是：催化剂用量为理论用量的3倍,无水乙醇作溶剂,反应温度为120℃,反应时间为48h。这时4-硝基邻苯二甲酰亚胺的转化率和选择性最良好。用贮氢合金催化还原N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的最优条件是：催化剂用量为理论用量的3倍,甲苯作溶剂,反应温度为200℃,反应时间为36h。这时N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺的转化率和选择性最良好。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 文献综述  10-24
  1.1 芳香氨基化合物的制备现状  10-16
    1.1.1 金属/酸还原  10-12
    1.1.2 化学试剂还原  12-13
    1.1.3 催化加氢还原  13
    1.1.4 电化学还原  13-14
    1.1.5 微波在芳硝基化合物还原制备芳胺中的应用  14-16
  1.2 国内外贮氢气合金研究进展  16-20
    1.2.1 贮氢合金的吸、放氢原理  16-17
    1.2.2 贮氢合金的类型  17-18
    1.2.3 贮氢合金的制备方法  18-20
  1.3 贮氢合金在催化加氢领域的研究  20-23
    1.3.1 以贮氢合金为催化剂的化学反应  20-22
    1.3.2 贮氢合金的制备方法和活化方法与贮氢合金催化活性有关  22-23
  1.4 论文研究目的、背景及研究主要内容  23-24
    1.4.1 研究背景和目的  23
    1.4.2 研究主要内容  23-24
第二章 AB_3型稀土镁基贮氢合金的制备及性能研究  24-38
  2.1 引言  24
  2.2 仪器与试剂  24-26
    2.2.1 主要仪器  24-25
    2.2.2 主要试剂  25-26
  2.3 实验原理与制备方法  26-28
    2.3.1 合金的制备  26-27
    2.3.2 组织结构与贮氢性能特性分析  27
    2.3.3 合金粉的电化学性能测试  27-28
  2.4 结果与讨论  28-37
    2.4.1 镁覆盖剂的研究  28-29
    2.4.2 热处理工艺研究  29-31
    2.4.3 镁含量对合金性能的影响  31-32
    2.4.4 温度对贮氢气合金吸放氢性能的影响  32-33
    2.4.5 辊速对合金性能的影响  33-34
    2.4.6 辊间距对合金性能的影响  34-35
    2.4.7 稀土镁基贮氢合金的氢扩散系数  35-37
  2.5 小结  37-38
第三章 微波水相法合成芳氨基化合物  38-53
  3.1 引言  38
  3.2 仪器与试剂  38-40
    3.2.1 主要仪器  38-39
    3.2.2 主要试剂  39-40
  3.3 实验  40-41
    3.3.1 4-硝基邻苯二甲酰亚胺的制备  40
    3.3.2 微波水相法制备4-氨基邻苯二甲酰亚胺  40-41
    3.3.3 微波水相法制备N-甲基4-氨基邻苯二甲酰亚胺  41
  3.4 产物分析  41-49
    3.4.1 4-硝基邻苯二甲酰亚胺的分析  41-44
    3.4.2 4-氨基邻苯二甲酰亚胺的分析  44-46
    3.4.3 N-甲基4-硝基邻苯二甲酰亚胺的分析  46-47
    3.4.4 N-甲基4-氨基邻苯二甲酰亚胺的分析  47-49
  3.5 结果与讨论  49-52
    3.5.1 辐射时间对反应收率的影响  49
    3.5.2 辐射功率对反应收率的影响  49-50
    3.5.3 氯化铵用量对反应收率的影响  50-51
    3.5.4 铁粉用量对反应收率的影响  51-52
  3.6 小结  52-53
第四章 贮氢气合金催化合成芳氨化合物  53-68
  4.1 引言  53
  4.2 仪器与试剂  53-54
    4.2.1 主要仪器  53-54
    4.2.2 主要试剂  54
  4.3 实验  54-56
    4.3.1 实验装置  54-55
    4.3.2 实验方法  55-56
  4.4 产物分析  56-60
    4.4.1 GC-MS条件  56
    4.4.2 最优条件下(空气气氛)的气相色谱图  56-57
    4.4.3 最优条件下(氢气气氛)的气相色谱图  57-59
    4.4.4 最优条件下(氮气气氛)的气相色谱图  59-60
  4.5 结果与讨论  60-67
    4.5.1 贮氢合金用量对反应的影响  60-62
    4.5.2 反应温度对反应的影响  62-63
    4.5.3 反应时间的影响  63-64
    4.5.4 溶剂对反应的影响  64-66
    4.5.5 反应气氛对反应的影响  66-67
  4.6 小结  67-68
第五章 结论  68-70
参考文献  70-77
致谢  77-78
硕士期间发表论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
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