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作者：

张苗苗

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摘要：

本文对硝基苯类化合物的电化学还原机理进行了总结并对其中的邻氯硝基苯(o-CNB)的电化学还原过程进行了一系列的表征与对比,包括循环伏安(CV)曲线,傅里叶变换红外光谱图(FTIR)以及高效液相色谱图(HPLC)而且由此得出了o-CNB的电化学还原机理:首先o-CNB被还原成邻氯亚硝基苯以及邻氯苯基羟胺,其中当中间产物邻氯苯基羟胺累计到一定的程度时会与邻氯亚硝基苯发生缩合反应生成2,2'-二氯氧化偶氮苯(DOB),而生成的DOB会进一步被还原成2,2'-二氯氢化偶氮苯(DHB).在上述的电化学还原过程中所有反应发生的前提条件是:被还原物质在反应前能够良好的吸附于阴极板上.而且本文利用上述推断得到的o-CNB的电化学还原机理指导了另一种与o-CNB相似的化合物邻硝基苯甲醚的电化学合成,并通过对催化剂和恒流电流大小进行选择,得出o-CNB在直流电源大小为2A,催化剂为一氧化铅(PbO)时,目标产物2,2'-二甲氧基氢化偶氮苯产率达到最大值为82.8%,此时的反应时间为9.5h. 对于电化学反应中催化剂PbO的负载方式,本文进行了重点研究,以期催化剂能够在阴极板上负载的更加均匀,同时催化剂的粒径也能更小,为此,本文对比了涂覆法,静电吸附法和CV表面结晶法三种不同方式下负载的催化剂的催化反应效率,最终发现在CV表面结晶法下负载的催化剂催化效率最高,此时的DHB产率达到了93%,而且反应时间为最短,仅5.5h.通过扫描电子显微镜(SEM)对比发现,CV表面结晶法下负载的催化剂粒径最小,仅为0.5um,而且通过XRD对负载前后的催化剂性状进行分析对比发现,此时催化剂在负载前后性状没有发生变化,因此CV表面结晶法是一种有效的催化剂负载方法 最后,本文对o-CNB的循环实验进行了研究,并且对阴极液进行了循环使用,通过13次循环实验发现,DHB的产率最终维持在90%附近,反应后阴极液中NaOH浓度维持在15%附近,反应时间维持在6h附近,这说明此时的工艺条件适合进行电化学合成DHB的循环实验.本文通过对循环后的质子交换膜性能进行测试,并与循环前的性能进行对比发现,质子交换膜的含水率和离子交换容量(IEC)均有一定程度的降低,但从合成反应的结果来看,此时合成反应的结果受到膜性能变化的影响很小,这说明此时质子交换膜能够满足一定循环次数下循环实验的要求.

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关键词：

电化学合成 泡沫镍 质子交换膜 o-CNB CV表面结晶法 邻硝基苯甲醚

学位级别：

硕士

学位年度：

2014

DOI：

10.7666/d.Y2628518